JP2013203895A - Method for producing polymer compound, resist composition, and resist pattern forming method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レジスト組成物の基材成分として有用な高分子化合物の製造方法、並びに当該高分子化合物を含有するレジスト組成物、及び当該レジスト組成物を用いたレジストパターン形成方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a polymer compound useful as a base component of a resist composition, a resist composition containing the polymer compound, and a resist pattern forming method using the resist composition.
リソグラフィー技術においては、例えば基板の上にレジスト材料からなるレジスト膜を形成し、該レジスト膜に対して選択的露光を行い、現像処理を施すことにより、前記レジスト膜に所定形状のレジストパターンを形成する工程が行われる。レジスト膜の露光部が現像液に溶解する特性に変化するレジスト材料をポジ型、露光部が現像液に溶解しない特性に変化するレジスト材料をネガ型という。
近年、半導体素子や液晶表示素子の製造においては、リソグラフィー技術の進歩により急速にパターンの微細化が進んでいる。
微細化の手法としては、一般に、露光光源の短波長化(高エネルギー化)が行われている。具体的には、従来は、g線、i線に代表される紫外線が用いられていたが、現在では、KrFエキシマレーザーやArFエキシマレーザーを用いた半導体素子の量産が開始されている。また、これらエキシマレーザーより短波長(高エネルギー)のEUV(極紫外線)、EB(電子線)、X線などについても検討が行われている。
In lithography technology, for example, a resist film made of a resist material is formed on a substrate, and the resist film is selectively exposed and developed to form a resist pattern having a predetermined shape on the resist film. The process to perform is performed. A resist material in which the exposed portion of the resist film changes to a property that dissolves in the developer is referred to as a positive type, and a resist material that changes to a property in which the exposed portion does not dissolve in the developer is referred to as a negative type.
In recent years, in the manufacture of semiconductor elements and liquid crystal display elements, pattern miniaturization has been rapidly progressing due to advances in lithography technology.
As a technique for miniaturization, the exposure light source is generally shortened in wavelength (increased energy). Specifically, conventionally, ultraviolet rays typified by g-line and i-line have been used, but mass production of semiconductor elements using a KrF excimer laser or an ArF excimer laser has been started. Further, studies have been made on EUV (extreme ultraviolet), EB (electron beam), X-rays and the like having shorter wavelengths (higher energy) than these excimer lasers.
レジスト材料には、これらの露光光源に対する感度、微細な寸法のパターンを再現できる解像性等のリソグラフィー特性が求められる。
このような要求を満たすレジスト材料として、従来、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する基材成分と、露光により酸を発生する酸発生剤成分とを含有する化学増幅型レジスト組成物が用いられている。
たとえば上記現像液がアルカリ現像液(アルカリ現像プロセス)の場合、ポジ型の化学増幅型レジスト組成物としては、酸の作用によりアルカリ現像液に対する溶解性が増大する樹脂成分(ベース樹脂)と、酸発生剤成分とを含有するものが一般的に用いられている。かかるレジスト組成物を用いて形成されるレジスト膜は、レジストパターン形成時に選択的露光を行うと、露光部において酸発生剤成分から酸が発生し、該酸の作用によりベース樹脂のアルカリ現像液に対する溶解性が増大して、露光部がアルカリ現像液に対して可溶となる。そのためアルカリ現像することにより、未露光部がパターンとして残るポジ型パターンが形成される。ここで、前記ベース樹脂は、酸の作用により樹脂の極性が高くなるものが用いられ、アルカリ現像液に対する溶解性が増大する一方で、有機溶剤に対する溶解性は低下する。
これに対し、アルカリ現像プロセスでなく、有機溶剤を含む現像液(有機系現像液)を用いた溶剤現像プロセスを適用すると、露光部では、相対的に有機系現像液に対する溶解性が低下するため、該溶剤現像プロセスにおいては、レジスト膜の未露光部が有機系現像液により溶解、除去されて、露光部がパターンとして残るネガ型のレジストパターンが形成される。このようにネガ型のレジストパターンを形成する溶剤現像プロセスをネガ型現像プロセスということがある(たとえば特許文献1参照)。
Resist materials are required to have lithography characteristics such as sensitivity to these exposure light sources and resolution capable of reproducing a pattern with fine dimensions.
Conventionally, as a resist material satisfying such requirements, there is a chemically amplified resist composition containing a base material component whose solubility in a developing solution is changed by the action of an acid and an acid generator component that generates an acid upon exposure. It is used.
For example, when the developer is an alkali developer (alkaline development process), the positive chemically amplified resist composition includes a resin component (base resin) whose solubility in an alkali developer is increased by the action of an acid, an acid Those containing a generator component are generally used. When a resist film formed using such a resist composition is selectively exposed at the time of forming a resist pattern, an acid is generated from the acid generator component in the exposed portion, and the acid acts on the alkaline developer of the base resin. Solubility increases and the exposed part becomes soluble in an alkaline developer. Therefore, by performing alkali development, a positive pattern in which an unexposed portion remains as a pattern is formed. Here, as the base resin, a resin whose polarity is increased by the action of an acid is used, and the solubility in an alkali developer is increased while the solubility in an organic solvent is decreased.
On the other hand, when a solvent development process using an organic solvent-containing developer (organic developer) is applied instead of an alkali development process, the solubility in the organic developer is relatively reduced in the exposed area. In the solvent development process, the unexposed portion of the resist film is dissolved and removed by the organic developer, and a negative resist pattern is formed in which the exposed portion remains as a pattern. Such a solvent development process for forming a negative resist pattern is sometimes referred to as a negative development process (see, for example, Patent Document 1).
現在、ArFエキシマレーザーリソグラフィー等において使用される化学増幅型レジスト組成物のベース樹脂としては、193nm付近における透明性に優れることから、(メタ)アクリル酸エステルから誘導される構成単位を主鎖に有する樹脂(アクリル系樹脂)などが一般的に用いられている(たとえば特許文献2参照)。
ここで、「(メタ)アクリル酸エステル」とは、α位に水素原子が結合したアクリル酸エステルと、α位にメチル基が結合したメタクリル酸エステルの一方あるいは両方を意味する。「(メタ)アクリレート」とは、α位に水素原子が結合したアクリレートと、α位にメチル基が結合したメタクリレートの一方あるいは両方を意味する。「(メタ)アクリル酸」とは、α位に水素原子が結合したアクリル酸と、α位にメチル基が結合したメタクリル酸の一方あるいは両方を意味する。
At present, as a base resin of a chemically amplified resist composition used in ArF excimer laser lithography and the like, it has a structural unit derived from (meth) acrylic acid ester in its main chain because of its excellent transparency near 193 nm. Resins (acrylic resins) and the like are generally used (see, for example, Patent Document 2).
Here, “(meth) acrylic acid ester” means one or both of an acrylic acid ester having a hydrogen atom bonded to the α-position and a methacrylic acid ester having a methyl group bonded to the α-position. “(Meth) acrylate” means one or both of an acrylate having a hydrogen atom bonded to the α-position and a methacrylate having a methyl group bonded to the α-position. “(Meth) acrylic acid” means one or both of acrylic acid having a hydrogen atom bonded to the α-position and methacrylic acid having a methyl group bonded to the α-position.
近年、ベース樹脂として、露光により分解して酸を発生する酸発生基を有するものが提案されている。たとえば、露光により酸を発生する酸発生基を有するモノマーと、酸の作用により極性が変化する酸分解性基を有するモノマーと、を共重合して得られる重合体が提案されている(たとえば特許文献3参照)。
かかる重合体は、酸発生剤としての機能と基材成分としての機能とを併せ持ち、一成分で化学増幅型レジスト組成物を構成し得る。つまり、該重合体に対して露光を行うと、構造中の酸発生基から酸が発生し、該酸の作用により酸分解性基が分解し、カルボキシ基等の極性基が生じて極性が増大する。そのため、該重合体を用いて形成したレジスト膜に対して選択的露光を行うと、露光部の極性が増大するため、アルカリ現像液を用いて現像を行うことにより露光部が溶解、除去されてポジ型のレジストパターンが形成され、また、有機系現像液を用いて現像を行うことにより未露光部が溶解、除去されてネガ型のレジストパターンが形成される。
In recent years, a base resin having an acid generating group that decomposes upon exposure to generate an acid has been proposed. For example, a polymer obtained by copolymerizing a monomer having an acid-generating group that generates an acid upon exposure and a monomer having an acid-decomposable group whose polarity is changed by the action of an acid has been proposed (for example, a patent) Reference 3).
Such a polymer has both a function as an acid generator and a function as a base component, and can constitute a chemically amplified resist composition with one component. In other words, when the polymer is exposed to light, an acid is generated from the acid-generating group in the structure, the acid-decomposable group is decomposed by the action of the acid, and a polar group such as a carboxy group is generated to increase the polarity. To do. Therefore, when selective exposure is performed on a resist film formed using the polymer, the polarity of the exposed portion increases. Therefore, the exposed portion is dissolved and removed by developing with an alkaline developer. A positive resist pattern is formed, and development is performed using an organic developer to dissolve and remove unexposed portions to form a negative resist pattern.
上記特許文献3に記載されているような酸発生基と酸分解性基とを有する重合体によれば、酸発生剤と基材成分とを別個に配合した場合に比べて、解像性が向上するとされている。解像性が向上する理由としては、基材成分であるベース樹脂が酸発生基を有することで、該酸発生基がレジスト膜中に均一に分布しやすいため、露光により該酸発生基から発生する酸がレジスト膜中で均一に拡散しやすいこと等が考えられる。かかる酸発生基と酸分解性基とを有する重合体は、当該重合体を構成する繰り返し単位を誘導するモノマーを用いて通常のラジカル重合方法等により製造されるのが一般的である。 According to the polymer having an acid-generating group and an acid-decomposable group as described in Patent Document 3, the resolution is higher than when the acid generator and the base component are blended separately. It is supposed to improve. The reason why the resolution is improved is that the base resin, which is a base material component, has an acid-generating group, and the acid-generating group is easily distributed uniformly in the resist film. It is conceivable that the acid to be easily diffused uniformly in the resist film. Such a polymer having an acid-generating group and an acid-decomposable group is generally produced by a normal radical polymerization method or the like using a monomer that induces a repeating unit constituting the polymer.
しかしながら、上記のような酸発生基と酸分解性基とを有する重合体を、通常のラジカル重合方法等により製造する場合、酸発生基を有するモノマーと、酸分解性基を有するモノマーとを共重合させた際に、酸発生基を有するモノマーの種類によって所望とする重合体を製造することができない、という問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、露光により分解して酸を発生する構成単位を有する高分子化合物の新規な製造方法、並びに当該高分子化合物を含有するレジスト組成物、及び当該レジスト組成物を用いたレジストパターン形成方法を提供することを課題とする。
However, when a polymer having an acid-generating group and an acid-decomposable group as described above is produced by an ordinary radical polymerization method or the like, a monomer having an acid-generating group and a monomer having an acid-decomposable group are used together. When polymerized, there is a problem that a desired polymer cannot be produced depending on the type of monomer having an acid generating group.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a novel method for producing a polymer compound having a structural unit that decomposes upon exposure to generate an acid, and a resist composition containing the polymer compound, It is another object of the present invention to provide a resist pattern forming method using the resist composition.
本発明者らは、露光により分解して酸を発生する構成単位を有する高分子化合物を製造する際、露光により酸を発生する酸発生基を有するモノマーと他のモノマーとを直接ラジカル重合すると、酸発生基を有するモノマーのカチオン部の構造によって重合が進まないという問題があることを確認した。これに対し、本発明者らは検討により、共役酸の酸解離定数(pKa)の違いを利用して、疎水性の低いアンモニウムカチオンを有する前駆体ポリマーを合成し、疎水性度の違いを利用して所定のカチオンを導入する塩交換を行うことにより、所望とする高分子化合物を製造できることを見出し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は以下の構成を採用した。 When the inventors of the present invention produce a polymer compound having a structural unit that decomposes by exposure to generate an acid, when the monomer having an acid generating group that generates an acid by exposure and another monomer are directly radically polymerized, It was confirmed that there was a problem that the polymerization did not proceed depending on the structure of the cation part of the monomer having an acid generating group. In contrast, the present inventors have studied and synthesized a precursor polymer having a low hydrophobic ammonium cation by utilizing the difference in acid dissociation constant (pKa) of the conjugate acid, and utilized the difference in hydrophobicity. Then, it was found that a desired polymer compound can be produced by performing salt exchange for introducing a predetermined cation, and the present invention was completed. That is, the present invention employs the following configuration.
本発明の第一の態様は、第一のアンモニウムカチオンを有する第一の前駆体ポリマーと、共役酸の酸解離定数(pKa)が当該第一のアンモニウムカチオンよりも大きいアミンとを反応させて、当該アミンの共役酸である第二のアンモニウムカチオンを有する第二の前駆体ポリマーを得る工程と、当該第二の前駆体ポリマーと、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンとを塩交換させる工程とを含み、前記第二のアンモニウムカチオンは、前記第一のアンモニウムカチオンよりも疎水性が低く、かつ、前記スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンよりも疎水性が低いことを特徴とする、露光により分解して酸を発生する構成単位を有する高分子化合物の製造方法である。 In the first aspect of the present invention, a first precursor polymer having a first ammonium cation is reacted with an amine whose acid dissociation constant (pKa) of the conjugate acid is larger than that of the first ammonium cation. A step of obtaining a second precursor polymer having a second ammonium cation which is a conjugate acid of the amine, and a step of salt-exchange of the second precursor polymer with a sulfonium cation or an iodonium cation, The second ammonium cation is lower in hydrophobicity than the first ammonium cation and lower in hydrophobicity than the sulfonium cation or iodonium cation, and generates an acid upon decomposition upon exposure. It is a manufacturing method of the high molecular compound which has a unit.
本発明の第二の態様は、前記第一の態様の高分子化合物の製造方法により製造された高分子化合物を含有することを特徴とするレジスト組成物である。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a resist composition comprising the polymer compound produced by the polymer compound production method of the first aspect.
本発明の第三の態様は、支持体上に、前記第二の態様のレジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、及び前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程を含むことを特徴とするレジストパターン形成方法である。 According to a third aspect of the present invention, a resist film is formed on a support using the resist composition of the second aspect, the resist film is exposed, and the resist film is developed to form a resist. It is a resist pattern formation method characterized by including the process of forming a pattern.
本発明の第四の態様は、第一のアンモニウムカチオンを有する第一の前駆体ポリマーと、共役酸の酸解離定数(pKa)が当該第一のアンモニウムカチオンよりも大きく、かつ、共役酸の疎水性が当該第一のアンモニウムカチオンよりも低いアミンとを反応させることを特徴とする、高分子化合物の製造方法である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a first precursor polymer having a first ammonium cation, an acid dissociation constant (pKa) of the conjugate acid being larger than that of the first ammonium cation, and a hydrophobic property of the conjugate acid. It is a method for producing a polymer compound, which comprises reacting with an amine having a property lower than that of the first ammonium cation.
本明細書及び本特許請求の範囲において、「露光」は、放射線の照射全般を含む概念とする。
「脂肪族」とは、芳香族に対する相対的な概念であって、芳香族性を持たない基、化合物等を意味するものと定義する。
「アルキル基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状及び環状の1価の飽和炭化水素基を包含するものとする。アルコキシ基中のアルキル基も同様である。
「アルキレン基」は、特に断りがない限り、直鎖状、分岐鎖状及び環状の2価の飽和炭化水素基を包含するものとする。
「ハロゲン化アルキル基」はアルキル基の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換された基であり、「ハロゲン化アルキレン基」はアルキレン基の水素原子の一部又は全部がハロゲン原子で置換された基であり、該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子が挙げられる。
「フッ素化アルキル基」はアルキル基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された基であり、「フッ素化アルキレン基」はアルキレン基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された基である。
本明細書において「高分子化合物」又は「樹脂」とは、分子量が1000以上の重合体をいう。高分子化合物の場合、「分子量」としてはGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリスチレン換算の質量平均分子量を用いるものとする。
「構成単位」とは、高分子化合物(樹脂、重合体、共重合体)を構成するモノマー単位(単量体単位)を意味する。
In the present specification and claims, “exposure” is a concept including general irradiation of radiation.
“Aliphatic” is a relative concept with respect to aromatics, and is defined to mean groups, compounds, etc. that do not have aromaticity.
Unless otherwise specified, the “alkyl group” includes linear, branched and cyclic monovalent saturated hydrocarbon groups. The same applies to the alkyl group in the alkoxy group.
The “alkylene group” includes linear, branched, and cyclic divalent saturated hydrocarbon groups unless otherwise specified.
“Halogenated alkyl group” is a group in which some or all of the hydrogen atoms in the alkyl group are substituted with halogen atoms. “Halogenated alkylene group” is in which some or all of the hydrogen atoms in the alkylene group are substituted with halogen atoms. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom.
A “fluorinated alkyl group” is a group in which some or all of the hydrogen atoms in the alkyl group are substituted with fluorine atoms. A “fluorinated alkylene group” is a group in which some or all of the hydrogen atoms in the alkylene group are substituted with fluorine atoms. Group.
In the present specification, “polymer compound” or “resin” refers to a polymer having a molecular weight of 1000 or more. In the case of a polymer compound, the “molecular weight” is a polystyrene-reduced mass average molecular weight measured by GPC (gel permeation chromatography).
“Structural unit” means a monomer unit (monomer unit) constituting a polymer compound (resin, polymer, copolymer).
本発明によれば、露光により分解して酸を発生する構成単位を有する高分子化合物の新規な製造方法、並びに当該高分子化合物を含有するレジスト組成物、及び当該レジスト組成物を用いたレジストパターン形成方法を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the novel manufacturing method of the high molecular compound which has a structural unit which decomposes | disassembles by exposure and generates an acid, the resist composition containing the said high molecular compound, and the resist pattern using the said resist composition A forming method can be provided.
≪高分子化合物の製造方法≫
本発明の高分子化合物の製造方法は、第一のアンモニウムカチオンを有する第一の前駆体ポリマーと、共役酸の酸解離定数(pKa)が当該第一のアンモニウムカチオンよりも大きいアミンとを反応させて、当該アミンの共役酸である第二のアンモニウムカチオンを有する第二の前駆体ポリマーを得る工程(以下この工程を「アミン反応工程」という。)と、当該第二の前駆体ポリマーと、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンとを塩交換させる工程(以下この工程を「塩交換工程」という。)とを含む。
この製造方法により製造される高分子化合物は、露光により分解して酸を発生する構成単位を有する。露光により分解して酸を発生する構成単位は、カチオン部とアニオン部とを有し、そのカチオン部に、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンを有する。かかる高分子化合物は、レジスト組成物の基材成分に用いられるベース樹脂として好適なものである。
本発明に係る製造方法においては、最終目的物の高分子化合物が有するスルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンの疎水性を考慮し、所定のpKa及び疎水性の関係を満たす、第一のアンモニウムカチオンを有する第一の前駆体ポリマーと、アミンと、塩交換用化合物とを選択し、これらを組み合わせて用いる。
≪Method for producing polymer compound≫
The method for producing a polymer compound of the present invention comprises reacting a first precursor polymer having a first ammonium cation with an amine having a conjugate acid acid dissociation constant (pKa) larger than that of the first ammonium cation. Then, a step of obtaining a second precursor polymer having a second ammonium cation which is a conjugate acid of the amine (hereinafter, this step is referred to as “amine reaction step”), the second precursor polymer, and sulfonium And a step of salt exchange with a cation or an iodonium cation (hereinafter, this step is referred to as “salt exchange step”).
The polymer compound produced by this production method has a structural unit that decomposes upon exposure to generate an acid. The structural unit that decomposes upon exposure to generate an acid has a cation portion and an anion portion, and the cation portion has a sulfonium cation or an iodonium cation. Such a polymer compound is suitable as a base resin used as a base component of a resist composition.
In the production method according to the present invention, in consideration of the hydrophobicity of the sulfonium cation or iodonium cation contained in the polymer compound of the final target product, the first ammonium cation having a first ammonium cation satisfying a predetermined relationship between pKa and hydrophobicity. These precursor polymers, amines, and salt exchange compounds are selected and used in combination.
[アミン反応工程]
アミン反応工程では、第一のアンモニウムカチオンを有する第一の前駆体ポリマーと、共役酸のpKaが当該第一のアンモニウムカチオンよりも大きいアミンとを反応させて、当該アミンの共役酸である第二のアンモニウムカチオンを有する第二の前駆体ポリマーを得る。
本発明において「アンモニウムカチオン」とは、NH4 +、又は、そのHを、ヘテロ原子を有していてもよい炭化水素基などで置換したカチオン(第1〜4級アンモニウムカチオン)、もしくは、そのNと共に環を形成した環状カチオンをいう。
[Amine reaction step]
In the amine reaction step, the first precursor polymer having a first ammonium cation is reacted with an amine having a pKa of the conjugate acid larger than that of the first ammonium cation, and the second is a conjugate acid of the amine. To obtain a second precursor polymer having an ammonium cation.
In the present invention, the “ammonium cation” means NH 4 + , or a cation (primary to quaternary ammonium cation) in which H is substituted with a hydrocarbon group which may have a hetero atom, or the like A cyclic cation that forms a ring with N.
(アミン)
アミン反応工程で第一の前駆体ポリマーとの反応に用いるアミンは、その共役酸(第二のアンモニウムカチオンとなる)のpKaが当該第一のアンモニウムカチオンよりも大きく、かつ、その共役酸(第二のアンモニウムカチオン)の疎水性が当該第一のアンモニウムカチオンよりも低いものである。
加えて、該共役酸(第二のアンモニウムカチオン)は、アミン反応工程後の塩交換工程で用いられるスルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンよりも疎水性が低く、これらスルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンとの交換が可能なものである。
かかるアミンを、第一の前駆体ポリマーと反応させることにより、最終的に有するべきカチオン(塩交換工程で第二の前駆体ポリマーとの塩交換に用いられるスルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオン、以下「最終スルホニウム又はヨードニウムカチオン」という。)よりも疎水性の低いカチオンが導入される。
(Amine)
The amine used for the reaction with the first precursor polymer in the amine reaction step has a pKa of the conjugate acid (which becomes the second ammonium cation) larger than that of the first ammonium cation, and the conjugate acid (the second acid cation). The second ammonium cation) is less hydrophobic than the first ammonium cation.
In addition, the conjugate acid (second ammonium cation) is less hydrophobic than the sulfonium cation or iodonium cation used in the salt exchange step after the amine reaction step, and can be exchanged with these sulfonium cation or iodonium cation. Is.
By reacting such amine with the first precursor polymer, a cation to be finally contained (sulfonium cation or iodonium cation used for salt exchange with the second precursor polymer in the salt exchange step, hereinafter referred to as “final sulfonium”. Alternatively, a cation having a lower hydrophobicity than the iodonium cation ”) is introduced.
本発明において「カチオンの疎水性」は、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)法により、対象とする2以上のカチオンを、同条件下で分析した場合のリテンションタイム(保持時間)により比較できる。本発明では、HPLC法による測定において、リテンションタイムが相対的に長いカチオンを「疎水性の高いカチオン」、リテンションタイムが相対的に短いカチオンを「疎水性の低いカチオン」とする。
HPLC法に用いる装置や条件は、化合物の分析に用いられる一般的な装置や条件であって、対象とするカチオンを分析可能なものであれば特に限定されるものではない。具体的には、以下の条件により測定できる。
溶離液(展開溶媒):アセトニトリル/バッファー液(50/50体積比)。
バッファー液:0.1質量%トリフルオロ酢酸水溶液。
装置:Dionex U3000(Dionex社製)。
カラム:Speriorex ODS(資生堂社製);カラムの長さ25cm。
検出器:Corona CAD(ESA Biosciences社製)。
流速:1mL/分。
カラム温度:30℃。
サンプル濃度:固形分0.1質量%のアセトニトリル溶液。
注入量:2μL。
なお、上記サンプル濃度は、アニオンがBr−で、カチオンが種々の目的の構造となる化合物の固形分濃度を示す。
In the present invention, the “hydrophobicity of the cation” can be compared by the retention time (retention time) when two or more target cations are analyzed under the same conditions by a high performance liquid chromatography (HPLC) method. In the present invention, in the measurement by HPLC method, a cation having a relatively long retention time is referred to as a “highly hydrophobic cation”, and a cation having a relatively short retention time is referred to as a “low hydrophobic cation”.
The apparatus and conditions used for the HPLC method are not particularly limited as long as they are general apparatuses and conditions used for analyzing a compound and can analyze the target cation. Specifically, it can be measured under the following conditions.
Eluent (developing solvent): acetonitrile / buffer solution (50/50 volume ratio).
Buffer solution: 0.1 mass% trifluoroacetic acid aqueous solution.
Apparatus: Dionex U3000 (manufactured by Dionex).
Column: Superiorex ODS (manufactured by Shiseido); column length 25 cm.
Detector: Corona CAD (manufactured by ESA Biosciences).
Flow rate: 1 mL / min.
Column temperature: 30 ° C.
Sample concentration: acetonitrile solution having a solid content of 0.1% by mass.
Injection volume: 2 μL.
The sample concentration indicates a solid content concentration of a compound in which the anion is Br − and the cation has various target structures.
アミンの共役酸(第二のアンモニウムカチオン)について、前記のHPLC法の具体的な条件下で測定されるリテンションタイム(保持時間)としては、1〜3.5分間が好ましく、1.5〜3分間がより好ましく、1.5〜2.5分間がさらに好ましい。
該保持時間が好ましい下限値以上であれば、有機溶媒への溶解性がより良好となり、一方、該保持時間が好ましい上限値以下であれば、塩交換工程でのスルホニウム塩又はヨードニウム塩との塩交換反応を行いやすい。
Regarding the amine conjugate acid (second ammonium cation), the retention time (retention time) measured under the specific conditions of the HPLC method is preferably 1 to 3.5 minutes, and 1.5 to 3 Minutes are more preferred, and 1.5 to 2.5 minutes are even more preferred.
If the retention time is not less than the preferred lower limit, the solubility in an organic solvent becomes better. On the other hand, if the retention time is not more than the preferred upper limit, a salt with a sulfonium salt or iodonium salt in the salt exchange step. Easy to perform exchange reaction.
また、アミンの共役酸(第二のアンモニウムカチオン)は、最終スルホニウム又はヨードニウムカチオンよりも、リテンションタイムが相対的に0.2分間以上短い(速い)ことが好ましく、0.3分間以上短い(速い)ことがより好ましい。
リテンションタイムが相対的に0.2分間以上短いことより、塩交換工程でのスルホニウム塩又はヨードニウム塩との塩交換反応を行いやすい。
The amine conjugate acid (second ammonium cation) preferably has a retention time relatively shorter than 0.2 minutes (faster) and shorter than 0.3 minutes (faster) than the final sulfonium or iodonium cation. Is more preferable.
Since the retention time is relatively short for 0.2 minutes or more, a salt exchange reaction with a sulfonium salt or an iodonium salt in the salt exchange step is facilitated.
本発明において「pKa」は、酸解離定数であって、対象物質の酸強度を示す指標として一般的に用いられているものをいう。カチオン(アンモニウムカチオン、アミンの共役酸)のpKa値は常法により測定して求めることができる。また、「ACD/Labs」(商品名、Advanced Chemistry Development社製)等の公知のソフトウェアを用いた計算により推定することもできる。 In the present invention, “pKa” is an acid dissociation constant and is generally used as an index indicating the acid strength of a target substance. The pKa value of a cation (ammonium cation, amine conjugated acid) can be determined by measurement by a conventional method. It can also be estimated by calculation using known software such as “ACD / Labs” (trade name, manufactured by Advanced Chemistry Development).
アミンの共役酸(第二のアンモニウムカチオン)について、例えば、前記のソフトウェア(一例としてACD/Labs,Software V11.02)を用いてのシミュレーションから求められる、
アミンの共役酸(第二のアンモニウムカチオン)のpKaは、当該第一のアンモニウムカチオンのpKaよりも、相対的に2以上大きいことが好ましく、3以上大きいことがより好ましい。
pKaが相対的に2以上大きいことより、第一の前駆体ポリマーとアミンとの反応が充分に進行しやすくなる。
The amine conjugate acid (second ammonium cation) can be obtained, for example, from a simulation using the above software (ACD / Labs, Software V11.02 as an example).
The pKa of the amine conjugate acid (second ammonium cation) is preferably 2 or more, and more preferably 3 or more, larger than the pKa of the first ammonium cation.
Since pKa is relatively larger by 2 or more, the reaction between the first precursor polymer and the amine is sufficiently facilitated.
具体的なアミンの共役酸(第二のアンモニウムカチオン)のpKaとしては、7.5以上が好ましく、8〜20がより好ましく、8.5〜18がさらに好ましい。
該pKaが好ましい下限値以上であると、比較的強塩基となり、一方、該pKaが好ましい上限値以下であれば、重合反応時又は重合後におけるポリマーの安定性がより向上する。
The pKa of a specific amine conjugate acid (second ammonium cation) is preferably 7.5 or more, more preferably 8 to 20, and still more preferably 8.5 to 18.
When the pKa is at least the preferred lower limit, it becomes a relatively strong base. On the other hand, when the pKa is at most the preferred upper limit, the stability of the polymer during or after the polymerization reaction is further improved.
第二のアンモニウムカチオンとなるアミンとしては、下記一般式(ca2−1)で表されるものの他、環式アミジン類及び環式の第3級アルキルアミン等の環式アミンが挙げられる。 Examples of the amine to be the second ammonium cation include cyclic amines such as cyclic amidines and cyclic tertiary alkylamines, in addition to those represented by the following general formula (ca2-1).
前記式(ca2−1)中、R1、R2及びR3におけるアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基が挙げられ、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が好ましい。R1、R2及びR3におけるアルキル基の炭素数は1〜15であり、好ましくは炭素数1〜5であり、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基が好ましく挙げられ、なかでもエチル基、イソプロピル基がより好ましい。
R1、R2及びR3におけるアラルキル基としては、ベンジル基又はナフチルメチル基が好ましい。
R1、R2及びR3における含窒素複素環式基としては、芳香族基であっても脂肪族基であってもよい。該含窒素複素環式基は、4〜7員環が好ましく、4〜6員環がより好ましく、ピリジン環式基、トリアジン環式基等が挙げられる。
R1、R2及びR3が有していてもよい置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、水酸基、オキソ基(=O)、アミノ基等が挙げられる。アルキル基、アルコキシ基は、それぞれ炭素数1〜5であることが好ましい。
In the formula (ca2-1), examples of the alkyl group in R 1 , R 2 and R 3 include a linear, branched or cyclic alkyl group, and a linear or branched alkyl group is preferable. . The alkyl group in R 1 , R 2 and R 3 has 1 to 15 carbon atoms, preferably 1 to 5 carbon atoms, specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, n-butyl. Group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group and neopentyl group are preferred, and ethyl group and isopropyl group are more preferred.
As the aralkyl group in R 1 , R 2 and R 3 , a benzyl group or a naphthylmethyl group is preferable.
The nitrogen-containing heterocyclic group in R 1 , R 2 and R 3 may be an aromatic group or an aliphatic group. The nitrogen-containing heterocyclic group is preferably a 4- to 7-membered ring, more preferably a 4- to 6-membered ring, and examples thereof include a pyridine cyclic group and a triazine cyclic group.
Examples of the substituent that R 1 , R 2, and R 3 may have include an alkyl group, an alkoxy group, a hydroxyl group, an oxo group (═O), and an amino group. The alkyl group and alkoxy group each preferably have 1 to 5 carbon atoms.
以下に、前記の一般式(ca2−1)で表されるアミンの具体例を示す。 Specific examples of the amine represented by the general formula (ca2-1) are shown below.
加えて、前記アミンの具体例における各共役酸と、該共役酸のリテンションタイム(保持時間)及びpKaを以下に示す。
尚、化学構造と共に示すリテンションタイム(保持時間)は、前記のHPLC法の具体的な条件下で測定された値である。また、pKaは、ACD/Labs,Software V11.02(商品名、Advanced Chemistry Development社製)を用いてのシミュレーション結果を示す。
以下に示していないアミンの共役酸の保持時間については、いずれも親水性が高いことから1〜3分間(長くても3.5分間)以内であると想定される。また、そのpKaについては、いずれも強塩基であることから7.5以上である(トリエタノールアミンの共役酸でpKaは7.7である)。
In addition, each conjugate acid in the specific example of the amine, the retention time (retention time) of the conjugate acid, and pKa are shown below.
In addition, the retention time (retention time) shown with a chemical structure is the value measured on the specific conditions of the said HPLC method. In addition, pKa indicates a simulation result using ACD / Labs, Software V11.02 (trade name, manufactured by Advanced Chemistry Development).
About the retention time of the conjugate acid of the amine which is not shown below, since all have high hydrophilicity, it is assumed that it is within 1-3 minutes (3.5 minutes at the longest). In addition, the pKa is 7.5 or more because all of them are strong bases (pKa is 7.7 for a conjugate acid of triethanolamine).
(第一の前駆体ポリマー)
第一の前駆体ポリマーは、第一のアンモニウムカチオンを有すると共に、露光により酸を発生するアニオン基を有する。
(First precursor polymer)
The first precursor polymer has a first ammonium cation and an anionic group that generates an acid upon exposure.
・第一のアンモニウムカチオンについて
第一のアンモニウムカチオンは、アミン反応工程で用いるアミンの共役酸(第二のアンモニウムカチオン)よりもpKaが小さく、かつ、該アミンの共役酸よりも疎水性が高いものである。
-About the first ammonium cation The first ammonium cation has a pKa smaller than that of the amine conjugate acid (second ammonium cation) used in the amine reaction step and is more hydrophobic than the amine conjugate acid. It is.
第一のアンモニウムカチオンについて、前記のHPLC法の具体的な条件下で測定されるリテンションタイム(保持時間)は、前駆体ポリマー(第一の前駆体ポリマーの前駆体:第三の前駆体ポリマー)を経て第一の前駆体ポリマーを得るときのみ考慮すればよい。
かかる第一のアンモニウムカチオンの保持時間は、第三の前駆体ポリマーにおけるカチオン(スルホニウムカチオン等)の保持時間よりも長いことが好ましい。具体的には、3分間以上が好ましく、3.5分間以上がより好ましい。上限値は特に制限されないが、60分間以下が好ましい。
該保持時間が好ましい下限値以上であれば、第三の前駆体ポリマーと第一のアンモニウムカチオンとの塩交換反応が進行しやすい。該保持時間は、長いほど好ましい。
また、第一のアンモニウムカチオンと、第三の前駆体ポリマーにおけるカチオン(スルホニウムカチオン等)との保持時間差については、第一のアンモニウムカチオンの保持時間の方が、好ましくは10秒間以上、より好ましくは20秒間以上、長いことが好ましい。
For the first ammonium cation, the retention time (retention time) measured under the specific conditions of the HPLC method described above is the precursor polymer (precursor of the first precursor polymer: third precursor polymer). It is necessary to consider only when the first precursor polymer is obtained through the above process.
The retention time of the first ammonium cation is preferably longer than the retention time of a cation (such as a sulfonium cation) in the third precursor polymer. Specifically, 3 minutes or more is preferable, and 3.5 minutes or more is more preferable. The upper limit is not particularly limited, but is preferably 60 minutes or less.
If the retention time is equal to or more than the preferred lower limit, the salt exchange reaction between the third precursor polymer and the first ammonium cation tends to proceed. The holding time is preferably as long as possible.
In addition, with respect to the retention time difference between the first ammonium cation and the cation (sulfonium cation, etc.) in the third precursor polymer, the retention time of the first ammonium cation is preferably 10 seconds or more, more preferably It is preferably 20 seconds or longer.
第一のアンモニウムカチオンについて、例えば、前記のソフトウェア(一例としてACD/Labs,Software V11.02)を用いてのシミュレーションによるpKaとしては、第二のアンモニウムカチオンよりも低いことが好ましく、具体的には、pKa8未満が好ましく、0超7.5以下がより好ましく、1〜7がさらに好ましい。
該pKaが好ましい上限値以下であれば、アミンとの反応が容易に進行する。一方、該pKaが好ましい下限値以上であれば、重合反応時又は重合後におけるポリマーの安定性がより向上する。
For the first ammonium cation, for example, the pKa by simulation using the above-mentioned software (for example, ACD / Labs, Software V11.02) is preferably lower than the second ammonium cation, specifically, , Less than pKa8 is preferable, more than 0 and 7.5 or less is more preferable, and 1 to 7 is more preferable.
When the pKa is at most the preferred upper limit, the reaction with the amine proceeds easily. On the other hand, when the pKa is at least the preferred lower limit, the stability of the polymer during the polymerization reaction or after the polymerization is further improved.
第一のアンモニウムカチオンは、共役酸のpKaを低くし、アミンとの反応を容易にするために電子吸引性基を有していることが好ましい。以下にその好適な具体例を示す。 The first ammonium cation preferably has an electron-withdrawing group in order to reduce the pKa of the conjugate acid and facilitate the reaction with the amine. The suitable example is shown below.
前記式(ca1−1)中、R8〜R10におけるアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状又は環状のアルキル基が挙げられ、直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基が好ましく、直鎖状のアルキル基がより好ましい。R8〜R10におけるアルキル基の炭素数は1〜15である。第三の前駆体ポリマーを経て第一の前駆体ポリマーを得る場合は、炭素数が大きいほど疎水性が高くなるので好ましいが、工業的には、好ましくは炭素数1〜5であり、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基が好ましく挙げられる。R8〜R10のうち2つがアルキル基となる場合、これらは互いに結合して環を形成してもよい。
R8〜R10におけるフッ素化アルキル基のアルキル基としては、上記と同様であり、フッ素化率は50%以上が好ましく、75%以上がより好ましい。
R8〜R10におけるアリール基としては、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
R8〜R10の少なくとも1つがフッ素化アルキル基又はアリール基であることにより、弱塩基性の傾向が強まり、第二の前駆体ポリマー生成への反応が進行しやすくなる。
また、第三の前駆体ポリマーを経て第一の前駆体ポリマーを得る場合は、R8〜R10の少なくとも1つをアリール基とすることが、疎水性を向上させる点(保持時間を長くし、第三の前駆体ポリマーにおけるカチオンと第一のアンモニウムカチオンとの塩交換反応を行いやすくする点)で好ましい。
R8〜R10のうち、R10だけがフッ素化アルキル基またはアリール基である場合、残りのR8及びR9は、水素原子又はアルキル基であることが好ましく、水素原子、n−ブチル基がより好ましい。加えて、R8及びR9は同一であることがさらに好ましい。
In the formula (ca1-1), examples of the alkyl group in R 8 to R 10 include a linear, branched, or cyclic alkyl group, and a linear or branched alkyl group is preferable, and a linear chain is preferable. The alkyl group is more preferable. The number of carbon atoms in the alkyl group in R 8 to R 10 is 1 to 15. When the first precursor polymer is obtained via the third precursor polymer, the larger the number of carbon atoms, the higher the hydrophobicity, which is preferable, but industrially, preferably the number of carbon atoms is 1 to 5. Preferred examples include methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group and neopentyl group. When two of R 8 to R 10 are alkyl groups, they may be bonded to each other to form a ring.
The alkyl group of the fluorinated alkyl group in R 8 to R 10 is the same as described above, and the fluorination rate is preferably 50% or more, and more preferably 75% or more.
As an aryl group in R < 8 > -R < 10 >, a phenyl group and a naphthyl group are preferable.
When at least one of R 8 to R 10 is a fluorinated alkyl group or an aryl group, the tendency toward weak basicity is increased, and the reaction for forming the second precursor polymer is likely to proceed.
In addition, when the first precursor polymer is obtained via the third precursor polymer, it is preferable that at least one of R 8 to R 10 is an aryl group to improve hydrophobicity (increase the holding time). In view of facilitating the salt exchange reaction between the cation and the first ammonium cation in the third precursor polymer.
When only R 10 is a fluorinated alkyl group or an aryl group among R 8 to R 10 , the remaining R 8 and R 9 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group, and are preferably a hydrogen atom or an n-butyl group. Is more preferable. In addition, it is further preferred that R 8 and R 9 are the same.
前記式(ca1−2)中、R11は、当該R11が結合した窒素原子と共に芳香環を形成する基である。該芳香環は、4〜7員環が好ましく、4〜6員環がより好ましく、6員環がさらに好ましい。
R12は炭素数1〜15のアルキル基であり、前記と同様のものが好ましく挙げられる。第三の前駆体ポリマーを経て第一の前駆体ポリマーを得る場合、疎水性が高くなる点で、R12のアルキル基は、その炭素数が大きいものほど好ましいが、工業的にはtert−ブチル基が好ましい。
R12のハロゲン原子としては、フッ素原子が好ましい。
yは0〜5の整数であり、0〜2の整数が好ましく、2が特に好ましい。
In the formula (ca1-2), R 11 is a group that forms an aromatic ring together with the nitrogen atom to which R 11 is bonded. The aromatic ring is preferably a 4- to 7-membered ring, more preferably a 4- to 6-membered ring, and even more preferably a 6-membered ring.
R 12 is an alkyl group having 1 to 15 carbon atoms, and preferably the same as described above. When the first precursor polymer is obtained via the third precursor polymer, the alkyl group of R 12 is preferably as having a larger carbon number in terms of increasing hydrophobicity, but industrially tert-butyl is preferred. Groups are preferred.
The halogen atom for R 12 is preferably a fluorine atom.
y is an integer of 0 to 5, an integer of 0 to 2 is preferable, and 2 is particularly preferable.
以下に、前記の一般式(ca1−1)、一般式(ca1−2)でそれぞれ表される第一のアンモニウムカチオンの具体例を示す。
尚、化学構造と共に示すリテンションタイム(保持時間)は、前記のHPLC法の具体的な条件下で測定された値である。保持時間は、第三の前駆体ポリマーを経て第一の前駆体ポリマーを得る場合にのみ考慮すればよい。保持時間を少なくとも3分間以上とするには、前記式(ca1−1)におけるR8〜R10の少なくとも1つがアリール基であり、かつ、残りの基がアルキル基であること;前記式(ca1−2)におけるR12がアルキル基であり、かつ、yが1以上であること、が好ましい。
pKaは、ACD/Labs,Software V11.02(商品名、Advanced Chemistry Development社製)を用いてのシミュレーション結果を示す。
Specific examples of the first ammonium cation represented by the general formula (ca1-1) and the general formula (ca1-2) are shown below.
In addition, the retention time (retention time) shown with a chemical structure is the value measured on the specific conditions of the said HPLC method. The holding time needs to be considered only when the first precursor polymer is obtained via the third precursor polymer. In order to maintain the retention time for at least 3 minutes, at least one of R 8 to R 10 in the formula (ca1-1) is an aryl group, and the remaining group is an alkyl group; It is preferable that R 12 in -2) is an alkyl group, and y is 1 or more.
pKa indicates a simulation result using ACD / Labs, Software V11.02 (trade name, manufactured by Advanced Chemistry Development).
・アニオン基について
第一の前駆体ポリマーにおける、露光により酸を発生するアニオン基としては、特に限定されるものではないが、スルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、スルホニルイミドアニオン、ビス(アルキルスルホニル)イミドアニオン、及びトリス(アルキルスルホニル)メチドアニオンからなる群より選択される少なくとも一種の基であることが好ましい。
なかでも、アニオン基としては、下記式(an1)〜(an4)でそれぞれ表される基のいずれかであることが好ましい。
-Anion group In the first precursor polymer, the anion group that generates an acid upon exposure is not particularly limited, but a sulfonate anion, a carboxylic acid anion, a sulfonylimide anion, and a bis (alkylsulfonyl) imide. It is preferably at least one group selected from the group consisting of an anion and a tris (alkylsulfonyl) methide anion.
Among these, the anionic group is preferably any one of groups represented by the following formulas (an1) to (an4).
式(an1)中、W0は、置換基を有していてもよい炭素数1〜30の炭化水素基である。
W0の置換基を有していてもよい炭素数1〜30の炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族基であってもよい。
脂肪族炭化水素基は、芳香族性を持たない炭化水素基を意味する。該脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、通常は飽和であることが好ましい。
W0における脂肪族炭化水素基として、より具体的には、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
In formula (an1), W 0 is a hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent.
The hydrocarbon group having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent of W 0 may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic group.
An aliphatic hydrocarbon group means a hydrocarbon group having no aromaticity. The aliphatic hydrocarbon group may be saturated or unsaturated, and is usually preferably saturated.
More specific examples of the aliphatic hydrocarbon group for W 0 include a linear or branched aliphatic hydrocarbon group and an aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure.
前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜8がより好ましく、1〜5がさらに好ましい。
直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、メチレン基[−CH2−]、エチレン基[−(CH2)2−]、トリメチレン基[−(CH2)3−]、テトラメチレン基[−(CH2)4−]、ペンタメチレン基[−(CH2)5−]等が挙げられる。
分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、−CH(CH3)−、−CH(CH2CH3)−、−C(CH3)2−、−C(CH3)(CH2CH3)−、−C(CH3)(CH2CH2CH3)−、−C(CH2CH3)2−等のアルキルメチレン基;−CH(CH3)CH2−、−CH(CH3)CH(CH3)−、−C(CH3)2CH2−、−CH(CH2CH3)CH2−、−C(CH2CH3)2−CH2−等のアルキルエチレン基;−CH(CH3)CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2−等のアルキルトリメチレン基;−CH(CH3)CH2CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2CH2−等のアルキルテトラメチレン基などのアルキルアルキレン基等が挙げられる。アルキルアルキレン基におけるアルキル基としては、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基が好ましい。
前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、水素原子を置換する置換基(水素原子以外の基または原子)を有していてもよく、有していなくてもよい。該置換基としては、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化アルキル基、オキソ基(=O)等が挙げられる。
The linear or branched aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and still more preferably 1 to 5 carbon atoms.
As the linear aliphatic hydrocarbon group, a linear alkylene group is preferable. Specifically, a methylene group [—CH 2 —], an ethylene group [— (CH 2 ) 2 —], a trimethylene group [ — (CH 2 ) 3 —], tetramethylene group [— (CH 2 ) 4 —], pentamethylene group [— (CH 2 ) 5 —] and the like can be mentioned.
As the branched aliphatic hydrocarbon group, a branched alkylene group is preferred, and specifically, —CH (CH 3 ) —, —CH (CH 2 CH 3 ) —, —C (CH 3 ). 2 -, - C (CH 3 ) (CH 2 CH 3) -, - C (CH 3) (CH 2 CH 2 CH 3) -, - C (CH 2 CH 3) 2 - ; alkylethylene groups such as - CH (CH 3) CH 2 - , - CH (CH 3) CH (CH 3) -, - C (CH 3) 2 CH 2 -, - CH (CH 2 CH 3) CH 2 -, - C (CH 2 CH 3) 2 -CH 2 - alkyl groups such as; -CH (CH 3) CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH (CH 3) CH 2 - alkyl trimethylene groups such as; -CH (CH 3) CH 2 CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH (CH 3) CH 2 CH 2 - And the like alkyl alkylene group such as an alkyl tetramethylene group of. The alkyl group in the alkyl alkylene group is preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
The linear or branched aliphatic hydrocarbon group may or may not have a substituent (a group or atom other than a hydrogen atom) that replaces a hydrogen atom. Examples of the substituent include a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, and an oxo group (═O).
前記構造中に環を含む脂肪族炭化水素基としては、環構造中にヘテロ原子を含む置換基を含んでもよい環状の脂肪族炭化水素基(脂肪族炭化水素環から水素原子を2個除いた基)、前記環状の脂肪族炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の末端に結合した基、前記環状の脂肪族炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の途中に介在する基などが挙げられる。前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては前記と同様のものが挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基(脂肪族環式基)は、炭素数が3〜20であることが好ましく、3〜12であることがより好ましい。
環状の脂肪族炭化水素基は、多環式であってもよく、単環式であってもよい。単環式の脂肪族炭化水素基としては、モノシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましい。該モノシクロアルカンとしては炭素数3〜6のものが好ましく、具体的にはシクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。多環式の脂肪族炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとしては炭素数7〜12のものが好ましく、具体的にはアダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基は、水素原子を置換する置換基(水素原子以外の基または原子)を有していてもよいし、有していなくてもよい。該置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、オキソ基(=O)等が挙げられる。
前記置換基としてのアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることが最も好ましい。
前記置換基としてのアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
前記置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、前記アルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
環状の脂肪族炭化水素基は、その環構造を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子を含む置換基で置換されてもよい。該ヘテロ原子を含む置換基としては、−O−、−C(=O)−O−、−S−、−S(=O)2−、−S(=O)2−O−が好ましい。
As the aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure, a cyclic aliphatic hydrocarbon group which may contain a substituent containing a hetero atom in the ring structure (excluding two hydrogen atoms from the aliphatic hydrocarbon ring) Group), a group in which the cyclic aliphatic hydrocarbon group is bonded to the end of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, and the cyclic aliphatic hydrocarbon group is a linear or branched chain fatty acid. Group intervening in the middle of the group hydrocarbon group. Examples of the linear or branched aliphatic hydrocarbon group include those described above.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group (aliphatic cyclic group) preferably has 3 to 20 carbon atoms, and more preferably 3 to 12 carbon atoms.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group may be polycyclic or monocyclic. As the monocyclic aliphatic hydrocarbon group, a group obtained by removing two hydrogen atoms from a monocycloalkane is preferable. The monocycloalkane preferably has 3 to 6 carbon atoms, and specific examples thereof include cyclopentane and cyclohexane. The polycyclic aliphatic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from a polycycloalkane, and the polycycloalkane preferably has 7 to 12 carbon atoms, specifically adamantane, Examples include norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane.
The cyclic aliphatic hydrocarbon group may or may not have a substituent (a group or atom other than a hydrogen atom) that replaces a hydrogen atom. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, and an oxo group (═O).
The alkyl group as the substituent is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group.
The alkoxy group as the substituent is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group or a tert-butoxy group. Most preferred is an ethoxy group.
Examples of the halogen atom as the substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
Examples of the halogenated alkyl group as the substituent include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group have been substituted with the halogen atoms.
In the cyclic aliphatic hydrocarbon group, a part of carbon atoms constituting the ring structure may be substituted with a substituent containing a hetero atom. As the substituent containing the hetero atom, —O—, —C (═O) —O—, —S—, —S (═O) 2 —, and —S (═O) 2 —O— are preferable.
W0における芳香族基は、芳香環を少なくとも1つ有する2価の炭化水素基であり、置換基を有していてもよい。
W0における芳香環は、4n+2個のπ電子をもつ環状共役系であれば特に限定されず、単環式でも多環式でもよい。芳香環の炭素数は5〜30であることが好ましく、5〜20がより好ましく、6〜15がさらに好ましく、6〜12が特に好ましい。ただし、該炭素数には、置換基における炭素数を含まないものとする。芳香環として具体的には、ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環;前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環;等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。芳香族複素環として具体的には、ピリジン環、チオフェン環等が挙げられる。
W0における芳香族基として具体的には、前記芳香族炭化水素環または芳香族複素環から水素原子を2つ除いた基(アリーレン基またはヘテロアリーレン基);2以上の芳香環を含む芳香族化合物(たとえばビフェニル、フルオレン等)から水素原子を2つ除いた基;前記芳香族炭化水素環または芳香族複素環から水素原子を1つ除いた基(アリール基またはヘテロアリール基)の水素原子の1つがアルキレン基で置換された基(たとえば、ベンジル基、フェネチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、1−ナフチルエチル基、2−ナフチルエチル基等のアリールアルキル基におけるアリール基から水素原子をさらに1つ除いた基);等が挙げられる。前記アリール基またはヘテロアリール基に結合するアルキレン基の炭素数は、1〜4であることが好ましく、1〜2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
前記芳香族基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。たとえば当該芳香族基が有する芳香環に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。該置換基としては、たとえば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、オキソ基(=O)等が挙げられる。
前記置換基としてのアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基としては、前記環状の脂肪族炭化水素基の置換基としてのアルキル基、アルコキシ基と、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基と同様である。
なかでも、下記式(an1−1)で表される基が好ましい。
The aromatic group in W 0 is a divalent hydrocarbon group having at least one aromatic ring and may have a substituent.
The aromatic ring in W 0 is not particularly limited as long as it is a cyclic conjugated system having 4n + 2 π electrons, and may be monocyclic or polycyclic. It is preferable that carbon number of an aromatic ring is 5-30, 5-20 are more preferable, 6-15 are more preferable, and 6-12 are especially preferable. However, the carbon number does not include the carbon number in the substituent. Specific examples of the aromatic ring include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, naphthalene, anthracene and phenanthrene; aromatic heterocycles in which a part of carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring are substituted with heteroatoms; etc. Is mentioned. Examples of the hetero atom in the aromatic heterocyclic ring include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom. Specific examples of the aromatic heterocycle include a pyridine ring and a thiophene ring.
Specifically, the aromatic group in W 0 is a group obtained by removing two hydrogen atoms from the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocyclic ring (arylene group or heteroarylene group); an aromatic group containing two or more aromatic rings A group obtained by removing two hydrogen atoms from a compound (for example, biphenyl, fluorene, etc.); a hydrogen atom of a group (aryl group or heteroaryl group) obtained by removing one hydrogen atom from the aromatic hydrocarbon ring or aromatic heterocycle A group substituted with an alkylene group (for example, an aryl group in an arylalkyl group such as a benzyl group, a phenethyl group, a 1-naphthylmethyl group, a 2-naphthylmethyl group, a 1-naphthylethyl group, a 2-naphthylethyl group, etc. A group in which one hydrogen atom is further removed); The alkylene group bonded to the aryl group or heteroaryl group preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom.
The aromatic group may or may not have a substituent. For example, a hydrogen atom bonded to an aromatic ring of the aromatic group may be substituted with a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, and an oxo group (═O).
The alkyl group, alkoxy group, halogen atom, and halogenated alkyl group as the substituent are the same as the alkyl group, alkoxy group, halogen atom, and halogenated alkyl group as the substituent of the cyclic aliphatic hydrocarbon group. It is.
Especially, group represented by a following formula (an1-1) is preferable.
Rf1及びRf2は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、フッ素原子、又はフッ素化アルキル基であり、Rf1、Rf2のうち少なくとも1つはフッ素原子又はフッ素化アルキル基である。
Rf1、Rf2のアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。
Rf1、Rf2のフッ素化アルキル基としては、上記Rf1、Rf2のアルキル基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された基が好ましい。
Rf1、Rf2としては、フッ素原子又はフッ素化アルキル基であることが好ましい。
式(an1−1)中、p0は1〜8の整数であり、1〜4の整数であることが好ましく、1又は2であることがさらに好ましい。
R f1 and R f2 are each independently a hydrogen atom, an alkyl group, a fluorine atom, or a fluorinated alkyl group, and at least one of R f1 and R f2 is a fluorine atom or a fluorinated alkyl group.
As the alkyl group for R f1 and R f2 , an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is preferable, and specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group. Group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like.
Examples of the fluorinated alkyl group of R f1, R f2, group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group of the R f1, R f2 is substituted with a fluorine atom is preferred.
R f1 and R f2 are preferably a fluorine atom or a fluorinated alkyl group.
In formula (an1-1), p0 is an integer of 1 to 8, preferably an integer of 1 to 4, and more preferably 1 or 2.
また、W0の置換基を有していてもよい炭化水素基として、上記式(an1−1)以外の好適な例としては、置換基を有していてもよい脂肪族環式基又は芳香族基であることが好ましく、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン、カンファー、ベンゼン等から2個以上の水素原子を除いた基(置換基を有していてもよい)であることがより好ましい。 Further, as the substituent hydrocarbon group which may have a W 0, preferred examples other than the above formula (an1-1) is which may have a substituent aliphatic cyclic group or an aromatic It is preferably a group, and is a group in which two or more hydrogen atoms are removed from adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane, camphor, benzene or the like (which may have a substituent). It is more preferable.
式(an2)中、Z3は−C(=O)−O−、−SO2−又は置換基を有していてもよい炭化水素基である。Z3の置換基を有していていもよい炭化水素基としては、上記W0の置換基を有していていもよい炭素数1〜30の炭化水素基と同様のものが挙げられる。なかでもZ3としては−SO2−であることが好ましい。
式(an2)中、Z4及びZ5は、それぞれ独立に、−C(=O)−又は−SO2−であり、少なくとも一方が−SO2−であることが好ましく、両方が−SO2−であることがより好ましい。
R62及びR63は、それぞれ独立に、フッ素原子を有していてもよい炭化水素基であり、後述するR61におけるフッ素原子を有していてもよい炭化水素基と同様のものが挙げられる。
In formula (an2), Z 3 represents —C (═O) —O—, —SO 2 — or a hydrocarbon group which may have a substituent. Examples of the hydrocarbon group which may have a substituent for Z 3 include the same hydrocarbon groups as those having 1 to 30 carbon atoms which may have a substituent for W 0 . Among these, Z 3 is preferably —SO 2 —.
In formula (an2), Z 4 and Z 5 are each independently —C (═O) — or —SO 2 —, preferably at least one is —SO 2 —, and both are —SO 2. -Is more preferable.
R 62 and R 63 are each independently a hydrocarbon group which may have a fluorine atom, and examples thereof include those similar to the hydrocarbon group which may have a fluorine atom in R 61 described later. .
式(an3)中、Z1は−C(=O)−、−SO2−、−C(=O)−O−又は単結合である。Z1が単結合の場合、式中のN−が、Z2と結合した側とは逆側(即ち、式中の左端)で直接−C(=O)−と結合しないことが好ましい。
式(an3)中、Z2は、−C(=O)−又は−SO2−であり、−SO2−であることが好ましい。
In formula (an3), Z 1 represents —C (═O) —, —SO 2 —, —C (═O) —O—, or a single bond. When Z 1 is a single bond, N − in the formula is preferably not directly bonded to —C (═O) — on the side opposite to the side bonded to Z 2 (that is, the left end in the formula).
In formula (an3), Z 2 represents —C (═O) — or —SO 2 —, and preferably —SO 2 —.
R61は、フッ素原子を有していてもよい炭化水素基である。R61における炭化水素基としては、アルキル基、1価の脂環式炭化水素基、アリール基、アラルキル基などが挙げられる。
R61におけるアルキル基は、炭素数1〜8であるものが好ましく、炭素数1〜6であるものがより好ましく、炭素数1〜4であるものがさらに好ましく、直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基等が好ましいものとして挙げられる。
R61における1価の脂環式炭化水素基は、炭素数3〜20であるものが好ましく、炭素数3〜12であるものがより好ましく、多環式でもよく、単環式でもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、モノシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましい。該モノシクロアルカンとしては炭素数3〜6のものが好ましく、具体的にはシクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとしては炭素数7〜12のものが好ましく、具体的にはアダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
R61におけるアリール基は、炭素数6〜18であるものが好ましく、炭素数6〜10であるものがより好ましく、具体的にはフェニル基が特に好ましい。
R61におけるアラルキル基は、炭素数1〜8のアルキレン基と上記「R61におけるアリール基」とが結合したものが好ましい例として挙げられる。炭素数1〜6のアルキレン基と上記「R61におけるアリール基」とが結合したアラルキル基がより好ましく、炭素数1〜4のアルキレン基と上記「R61におけるアリール基」とが結合したアラルキル基が特に好ましい。
R61における炭化水素基は、当該炭化水素基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されていることが好ましく、当該炭化水素基の水素原子の30〜100%がフッ素原子で置換されていることがより好ましい。なかでも、上述したアルキル基の水素原子の全部がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキル基であることが特に好ましい。
R 61 is a hydrocarbon group which may have a fluorine atom. Examples of the hydrocarbon group for R 61 include an alkyl group, a monovalent alicyclic hydrocarbon group, an aryl group, and an aralkyl group.
The alkyl group for R 61 is preferably one having 1 to 8 carbon atoms, more preferably one having 1 to 6 carbon atoms, still more preferably one having 1 to 4 carbon atoms, and even if linear, it is branched. It may be a chain. Specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a hexyl group, an octyl group and the like are preferable.
The monovalent alicyclic hydrocarbon group in R 61 is preferably those having 3 to 20 carbon atoms, more preferably those having 3 to 12 carbon atoms, and may be polycyclic or monocyclic. As the monocyclic alicyclic hydrocarbon group, a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from a monocycloalkane is preferable. The monocycloalkane preferably has 3 to 6 carbon atoms, and specific examples include cyclobutane, cyclopentane, and cyclohexane. The polycyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from a polycycloalkane, and the polycycloalkane is preferably one having 7 to 12 carbon atoms. Adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane and the like.
The aryl group in R 61 is preferably those having 6 to 18 carbon atoms, more preferably those having 6 to 10 carbon atoms, and particularly preferably a phenyl group.
Aralkyl group in R 61 include those in which the "aryl group for R 61" alkylene group and the above C1-8 bonded are preferred examples. More preferred is an aralkyl group in which an alkylene group having 1 to 6 carbon atoms and the above “aryl group in R 61 ” are bonded, and an aralkyl group in which an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms and the above “aryl group in R 61 ” are bonded. Is particularly preferred.
In the hydrocarbon group for R 61 , part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group are preferably substituted with fluorine atoms, and 30 to 100% of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group are substituted with fluorine atoms. More preferably. Especially, it is especially preferable that it is the perfluoroalkyl group by which all the hydrogen atoms of the alkyl group mentioned above were substituted by the fluorine atom.
式(an4)中、R64は、フッ素原子を有していてもよい炭化水素基である。R64における炭化水素基としては、アルキレン基、2価の脂環式炭化水素基、アリール基から1個以上の水素原子を除いた基、アラルキル基から1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。
R64における炭化水素基として、具体的には、上記R61における炭化水素基(アルキル基、1価の脂環式炭化水素基、アリール基、アラルキル基など)についての説明の中で例示したものから1個以上の水素原子を除いた基が挙げられる。
R64における炭化水素基は、当該炭化水素基の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されていることが好ましく、当該炭化水素基の水素原子の30〜100%がフッ素原子で置換されていることがより好ましい。
In the formula (an4), R 64 represents a hydrocarbon group that may have a fluorine atom. As the hydrocarbon group for R 64 , an alkylene group, a divalent alicyclic hydrocarbon group, a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from an aryl group, a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from an aralkyl group, etc. Is mentioned.
Specific examples of the hydrocarbon group for R 64 include those exemplified in the description of the hydrocarbon group for R 61 (an alkyl group, a monovalent alicyclic hydrocarbon group, an aryl group, an aralkyl group, and the like). And a group in which one or more hydrogen atoms are removed.
In the hydrocarbon group for R 64 , part or all of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group are preferably substituted with fluorine atoms, and 30 to 100% of the hydrogen atoms of the hydrocarbon group are substituted with fluorine atoms. More preferably.
上記のうち、例えば、アニオン基が式(an1)で表される基のうちフッ素原子を有するもの(特に式(an1−1)で表される基)である場合や、式(an2)で表される基や、Z1及びZ2が−SO2−である式(an3)で表される基を有する場合、露光によって該アニオン基から、フッ素化アルキルスルホン酸アニオン、カルボアニオン、スルホニルイミドアニオン等の比較的強い酸を発生させることができる。
一方、アニオン基が式(an1)で表される基のうちフッ素原子を有さない場合や、式(an4)で表される基や、Z1及びZ2が−C(=O)−である式(an3)で表される基を有する場合、露光によって該アニオン基からアルキルスルホン酸アニオン、アリールスルホン酸アニオン、カルボン酸アニオン、イミドアニオン等の比較的弱い酸を発生させることができる。
Among the above, for example, when the anion group is a group having a fluorine atom among the groups represented by the formula (an1) (particularly a group represented by the formula (an1-1)), or represented by the formula (an2) Or a group represented by the formula (an3) in which Z 1 and Z 2 are —SO 2 —, the fluorinated alkylsulfonate anion, carbanion, sulfonylimide anion is exposed from the anion group by exposure. A relatively strong acid such as can be generated.
On the other hand, when the anion group does not have a fluorine atom among the groups represented by the formula (an1), the group represented by the formula (an4), and Z 1 and Z 2 are —C (═O) —. When it has a group represented by a certain formula (an3), a relatively weak acid such as an alkyl sulfonate anion, an aryl sulfonate anion, a carboxylate anion, and an imide anion can be generated from the anion group by exposure.
上記の様にアニオン基の種類によって所望の酸強度を有する酸を発生させることができるため、本発明により製造される高分子化合物を用いるレジスト組成物の要求特性等に応じて、適宜アニオン基を選択することができる。例えば、通常レジスト組成物において用いられる酸発生剤と同様の役割を該アニオン基が担う場合は、強酸を発生するアニオン基を選択することが好ましい。
また、例えば、通常レジスト組成物において用いられるクエンチャー(酸発生剤から発生する強酸と塩交換して強酸をトラップするクエンチャー)と同様の機能を該アニオン基が担う場合は、弱酸を発生するアニオン基を選択することが好ましい。
なお、ここで強酸、弱酸とは、後述する構成単位(a1)に含まれるような酸の作用により分解する酸分解性基の活性化エネルギーとの関係性や、共に用いられる酸発生剤の酸強度との関係性において決定されるものである。そのため、上述した“比較的弱い酸”が、必ずクエンチャーとして用いることができるものではない。
Since an acid having a desired acid strength can be generated depending on the type of anionic group as described above, an anionic group is appropriately selected according to the required characteristics of the resist composition using the polymer compound produced according to the present invention. You can choose. For example, when the anion group plays a role similar to that of an acid generator usually used in a resist composition, it is preferable to select an anion group that generates a strong acid.
In addition, for example, when the anion group has the same function as a quencher (a quencher that salt exchanges with a strong acid generated from an acid generator and traps a strong acid) used in a resist composition, a weak acid is generated. It is preferred to select an anionic group.
Here, the strong acid and the weak acid are the relationship with the activation energy of an acid-decomposable group that is decomposed by the action of an acid as contained in the structural unit (a1) described later, and the acid generator acid used together. It is determined in relation to strength. Therefore, the above-mentioned “relatively weak acid” cannot always be used as a quencher.
第一の前駆体ポリマーは、前記第一のアンモニウムカチオンと、露光により酸を発生する前記アニオン基とを含む構成単位を有するものが好ましい。
この構成単位は、前記第一のアンモニウムカチオンと、露光により酸を発生する前記アニオン基とを有するモノマー(以下このモノマーを「モノマー(G)」という。)から誘導する方法、又は、後述する「第一の前駆体ポリマーを得る工程」のように塩交換による方法等によって高分子化合物に導入できる。
ここで「モノマーから誘導される構成単位」とは、モノマーにおけるエチレン性二重結合が開裂して単結合となって形成されるモノマー単位を意味する。
第一の前駆体ポリマーは、「前記第一のアンモニウムカチオンと、露光により酸を発生する前記アニオン基とを含む構成単位」に加え、必要に応じてその他の構成単位を有していてもよい。
その他の構成単位としては、「前記第一のアンモニウムカチオンと、露光により酸を発生する前記アニオン基とを含む構成単位」と共に、第一の前駆体ポリマーを構成し得るものであれば特に限定されるものではなく、なかでも、酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位(後述の構成単位(a1))が特に好ましい。
また、その他の構成単位としては、後述の構成単位(a2)、(a3)、(a4)等が挙げられる。
The first precursor polymer preferably has a structural unit containing the first ammonium cation and the anionic group that generates an acid upon exposure.
This structural unit is derived from a monomer having the first ammonium cation and the anion group that generates an acid upon exposure (hereinafter, this monomer is referred to as “monomer (G)”), or “ It can introduce | transduce into a high molecular compound by the method by salt exchange etc. like the process of obtaining a 1st precursor polymer.
Here, the “structural unit derived from a monomer” means a monomer unit formed by cleavage of an ethylenic double bond in a monomer to form a single bond.
The first precursor polymer may have other structural units as necessary in addition to “the structural unit containing the first ammonium cation and the anionic group that generates an acid upon exposure”. .
Other structural units are not particularly limited as long as they can constitute the first precursor polymer together with “the structural unit containing the first ammonium cation and the anionic group that generates an acid upon exposure”. Among these, a structural unit (a structural unit (a1) described later) containing an acid-decomposable group whose polarity increases by the action of an acid is particularly preferable.
Other structural units include structural units (a2), (a3), and (a4) described later.
(モノマー(G))
モノマー(G)としては、上記のアニオン基が連結基を介して、又は連結基を介さずに直接、重合性基と結合しているものがそれぞれ挙げられる。
当該重合性基としては、ビニル基、アリル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、フルオロビニル基、ジフルオロビニル基、トリフルオロビニル基、ジフルオロトリフルオロメチルビニル基、トリフルオロアリル基、パーフルオロアリル基、トリフルオロメチルアクリロイル基、ノニルフルオロブチルアクリロイル基、ビニルエーテル基、含フッ素ビニルエーテル基、アリルエーテル基、含フッ素アリルエーテル基、スチリル基、含フッ素スチリル基、ノルボルニル基、含フッ素ノルボルニル基、シリル基などが挙げられる。
(Monomer (G))
Examples of the monomer (G) include those in which the anionic group is directly bonded to a polymerizable group via a linking group or not via a linking group.
Examples of the polymerizable group include vinyl, allyl, acryloyl, methacryloyl, fluorovinyl, difluorovinyl, trifluorovinyl, difluorotrifluoromethylvinyl, trifluoroallyl, perfluoroallyl, Fluoromethylacryloyl group, nonylfluorobutylacryloyl group, vinyl ether group, fluorine-containing vinyl ether group, allyl ether group, fluorine-containing allyl ether group, styryl group, fluorine-containing styryl group, norbornyl group, fluorine-containing norbornyl group, silyl group, etc. It is done.
モノマー(G)のなかで好適なものとしては、下記一般式(I)で表される化合物が挙げられる。 Preferred examples of the monomer (G) include compounds represented by the following general formula (I).
Rは水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基である。
Rにおける炭素数1〜5のアルキル基としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。
Rにおける炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基としては、前記「Rにおける炭素数1〜5のアルキル基」の水素原子の一部または全部を、ハロゲン原子で置換した基が挙げられる。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
なかでも、Rは、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基又は炭素数1〜5のフッ素化アルキル基であることが好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子又はメチル基であることが特に好ましい。
R is a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
The alkyl group having 1 to 5 carbon atoms in R is preferably a linear or branched alkyl group, and specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group. Tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like.
Examples of the halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms in R include a group in which part or all of the hydrogen atoms of the aforementioned “alkyl group having 1 to 5 carbon atoms in R” are substituted with a halogen atom. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
Especially, it is preferable that R is a hydrogen atom, a C1-C5 alkyl group, or a C1-C5 fluorinated alkyl group, and it is a hydrogen atom or a methyl group from industrial availability. It is particularly preferred.
式中、Q2の2価の連結基としては特に限定されないが、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基、ヘテロ原子を含む2価の連結基等が好適なものとして挙げられる。
炭化水素基が「置換基を有する」とは、該炭化水素基における水素原子の一部または全部が置換基(水素原子以外の基または原子)で置換されていることを意味する。
Q2における該炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく、芳香族基であってもよい。Q2における脂肪族炭化水素基、芳香族基としては、W0の脂肪族炭化水素基、芳香族基と同様のものが挙げられる。
In the formula, the divalent linking group of Q 2 is not particularly limited, but a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, a divalent linking group containing a hetero atom, and the like are preferable. It is done.
The hydrocarbon group having “substituent” means that part or all of the hydrogen atoms in the hydrocarbon group are substituted with a substituent (a group or atom other than a hydrogen atom).
The hydrocarbon group for Q 2 may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic group. Examples of the aliphatic hydrocarbon group and aromatic group in Q 2 include the same aliphatic hydrocarbon groups and aromatic groups as those in W 0 .
前記Q2の「ヘテロ原子を含む2価の連結基」におけるヘテロ原子とは、炭素原子および水素原子以外の原子であり、たとえば酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子等が挙げられる。
ヘテロ原子を含む2価の連結基としては、−O−、−C(=O)−O−、−C(=O)−、−O−C(=O)−O−、−C(=O)−NH−、−NH−(Hはアルキル基、アシル基等の置換基で置換されていてもよい。)、−S−、−S(=O)2−、−S(=O)2−O−、−NH−C(=O)−、=N−、一般式−Y21−O−Y22−、−Y21−C(=O)−O−、−Y21−O−C(=O)−、−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−、−Y21−O−C(=O)−Y22−、−Y21−O−Y22−O−C(=O)−、−Y21−O−S(=O)2−、−Y21−S(=O)2−Y22−O−S(=O)2−、−Y21−O−C(=O)−Y22−O−S(=O)2−、−Y21−O−Y22−O−C(=O)−Y23−、−Y21−O−S(=O)2−Y22−、−Y21−S−Y22−O−S(=O)2−Y23−、または−Y21−O−C(=O)−Y22−O−S(=O)2−Y23−で表される基[式中、Y21、Y22およびY23はそれぞれ独立して置換基を有していてもよい2価の炭化水素基であり、Oは酸素原子であり、Cは炭素原子であり、Sは硫黄原子であり、m’は0〜3の整数である。]等が挙げられる。
Q2が−NH−の場合、そのHはアルキル基、アシル基等の置換基で置換されていてもよい。
前記Y21およびY22は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基である。該2価の炭化水素基としては、前記「置換基を有していてもよい2価の炭化水素基」(W0の脂肪族炭化水素基、芳香族基)と同様のものが挙げられる。
Y21としては、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基または芳香族炭化水素基が好ましく、直鎖状または環状のアルキレン基がより好ましく、炭素数1〜5の直鎖状のアルキレン基がさらに好ましく、メチレン基またはエチレン基が特に好ましい。
Y22としては、置換基を有していてもよい脂肪族炭化水素基または芳香族炭化水素基が好ましく、メチレン基、エチレン基、アルキルメチレン基、(ポリ)シクロアルキレン基、フェニレン基、またはナフチレン基がより好ましい。該アルキルメチレン基におけるアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基が好ましく、炭素数1〜3の直鎖状のアルキル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
Y23としては、置換基を有していてもよい直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、置換基を有していてもよい直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基がより好ましい。
式−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−で表される基において、m’は0〜3の整数であり、0〜2の整数であることが好ましく、0または1がより好ましく、1が特に好ましい。つまり、式−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−で表される基としては、式−Y21−C(=O)−O−Y22−で表される基が特に好ましい。なかでも、式−(CH2)a’−C(=O)−O−(CH2)b’−で表される基が好ましい。該式中、a’は、1〜10の整数であり、1〜8の整数が好ましく、1〜5の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が最も好ましい。b’は、1〜10の整数であり、1〜8の整数が好ましく、1〜5の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が最も好ましい。
ヘテロ原子を含む2価の連結基としては、ヘテロ原子として酸素原子を有する直鎖状の基、例えばエーテル結合またはエステル結合を含む基、が好ましく、前記式−Y21−C(=O)−O−、−Y21−O−C(=O)−、−Y21−O−Y22−、−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−または−Y21−O−C(=O)−Y22−で表される基がより好ましい。
The hetero atom in the “divalent linking group containing a hetero atom” of Q 2 is an atom other than a carbon atom and a hydrogen atom, and examples thereof include an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, and a halogen atom.
As the divalent linking group containing a hetero atom, —O—, —C (═O) —O—, —C (═O) —, —O—C (═O) —O—, —C (= O) —NH—, —NH— (H may be substituted with a substituent such as an alkyl group, an acyl group, etc.), —S—, —S (═O) 2 —, —S (═O) 2 -O -, - NH-C (= O) -, = N-, the formula -Y 21 -O-Y 22 -, - Y 21 -C (= O) -O -, - Y 21 -O- C (═O) —, — [Y 21 —C (═O) —O] m ′ —Y 22 —, —Y 21 —O—C (═O) —Y 22 —, —Y 21 —O—Y 22 -O-C (= O) -, - Y 21 -O-S (= O) 2 -, - Y 21 -S (= O) 2 -Y 22 -O-S (= O) 2 -, - Y 21 -O-C (= O ) -Y 22 -O-S (= O) 2 -, - Y 21 -O-Y 2 -O-C (= O) -Y 23 -, - Y 21 -O-S (= O) 2 -Y 22 -, - Y 21 -S-Y 22 -O-S (= O) 2 -Y 23 -, or -Y 21 -O-C (= O ) -Y 22 -O-S (= O) 2 -Y 23 - group [wherein represented by, Y 21, Y 22 and Y 23 are each A divalent hydrocarbon group which may have a substituent independently, O is an oxygen atom, C is a carbon atom, S is a sulfur atom, and m ′ is an integer of 0 to 3. It is. ] Etc. are mentioned.
When Q 2 is —NH—, H may be substituted with a substituent such as an alkyl group or an acyl group.
Y 21 and Y 22 are each independently a divalent hydrocarbon group which may have a substituent. Examples of the divalent hydrocarbon group include those similar to the above-mentioned “divalent hydrocarbon group optionally having substituent (s)” (W 0 aliphatic hydrocarbon group, aromatic group).
Y 21 is preferably an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, more preferably a linear or cyclic alkylene group, and a linear chain having 1 to 5 carbon atoms. An alkylene group is more preferable, and a methylene group or an ethylene group is particularly preferable.
Y 22 is preferably an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group which may have a substituent, and includes a methylene group, an ethylene group, an alkylmethylene group, a (poly) cycloalkylene group, a phenylene group, or a naphthylene. Groups are more preferred. The alkyl group in the alkylmethylene group is preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a linear alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and most preferably a methyl group.
Y 23 is preferably a linear or branched aliphatic hydrocarbon group which may have a substituent, and a linear or branched alkylene group which may have a substituent. More preferred.
In the group represented by the formula — [Y 21 —C (═O) —O] m ′ —Y 22 —, m ′ is an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2, Or 1 is more preferable, and 1 is particularly preferable. That is, the group represented by the formula — [Y 21 —C (═O) —O] m ′ —Y 22 — is represented by the formula —Y 21 —C (═O) —O—Y 22 —. The group is particularly preferred. Among these, a group represented by the formula — (CH 2 ) a ′ —C (═O) —O— (CH 2 ) b ′ — is preferable. In the formula, a ′ is an integer of 1 to 10, preferably an integer of 1 to 8, more preferably an integer of 1 to 5, further preferably 1 or 2, and most preferably 1. b ′ is an integer of 1 to 10, preferably an integer of 1 to 8, more preferably an integer of 1 to 5, more preferably 1 or 2, and most preferably 1.
As the divalent linking group containing a hetero atom, a linear group having an oxygen atom as a hetero atom, for example, a group containing an ether bond or an ester bond, is preferable, and the formula —Y 21 —C (═O) — O—, —Y 21 —O—C (═O) —, —Y 21 —O—Y 22 —, — [Y 21 —C (═O) —O] m ′ —Y 22 — or —Y 21 —. A group represented by O—C (═O) —Y 22 — is more preferable.
上記のなかでも、Q2の2価の連結基としては、特に、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、2価の脂環式炭化水素基、又はヘテロ原子を含む2価の連結基が好ましい。これらの中でも、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、又はヘテロ原子を含む2価の連結基がより好ましい。 Among the above, as the divalent linking group for Q 2 , in particular, a linear or branched alkylene group, a divalent alicyclic hydrocarbon group, or a divalent linking group containing a hetero atom is included. preferable. Among these, a linear or branched alkylene group or a divalent linking group containing a hetero atom is more preferable.
式中、A−のアニオン基は上記同様であって、上記式(an1)〜(an4)でそれぞれ表される基が好ましい。
式中、M+は、第一のアンモニウムカチオンであって、前述した第一のアンモニウムカチオンと同じである。
In the formula, the anion group of A − is the same as described above, and groups represented by the above formulas (an1) to (an4) are preferable.
In the formula, M + is a first ammonium cation and is the same as the first ammonium cation described above.
アニオン基含有モノマーとしては、下記式(an11)〜(an14)、(an21)〜(an25)、(an31)〜(an32)、(an41)〜(an44)でそれぞれ表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種のモノマーが好ましい。
これらのうち、下記式(an11)〜(an14)で表される化合物のなかでも、下記式(an11−1)〜(an13−1)でそれぞれ表される化合物が好ましい。
下記式中、M+は、それぞれ第一のアンモニウムカチオンである。
As an anion group containing monomer, from the group which consists of a compound respectively represented by following formula (an11)-(an14), (an21)-(an25), (an31)-(an32), (an41)-(an44). At least one monomer selected is preferred.
Among these, the compounds represented by the following formulas (an11-1) to (an13-1) are preferable among the compounds represented by the following formulas (an11) to (an14).
In the following formulae, M + is a first ammonium cation.
式(an11)〜(an14)中、W0、Rq1、は前記と同様である。
Rarは置換基を有していてもよい2価の芳香族基である。該2価の芳香族基としては、前記一般式(an1)中のW0における2価の連結基の説明で、2価の炭化水素基として挙げた芳香族基と同様のものが挙げられる。なかでも、置換基を有していてもよいフェニレン基、又は置換基を有していてもよいナフチレン基が好ましい。
In formulas (an11) to (an14), W 0 and R q1 are the same as described above.
R ar is a divalent aromatic group which may have a substituent. Examples of the divalent aromatic group include the same aromatic groups as those described as the divalent hydrocarbon group in the description of the divalent linking group at W 0 in the general formula (an1). Especially, the phenylene group which may have a substituent, or the naphthylene group which may have a substituent is preferable.
Q21は、単結合又は2価の連結基である。Q21における2価の連結基としては、前記Q2の2価の連結基と同様のものが挙げられる。なかでも、Q21としては、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、環状の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、又はヘテロ原子を含む2価の連結基が好ましく;直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基とヘテロ原子を含む2価の連結基との組合せ、環状の脂肪族炭化水素基とヘテロ原子を含む2価の連結基との組合せ、芳香族炭化水素基とヘテロ原子を含む2価の連結基との組合せがより好ましく;直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基とエステル結合[−C(=O)−O−]との組合せ、2価の脂環式炭化水素基とエステル結合[−C(=O)−O−]との組合せが特に好ましく;直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、又は直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基とエステル結合[−C(=O)−O−]との組合せが最も好ましい。 Q 21 is a single bond or a divalent linking group. Examples of the divalent linking group for Q 21 include the same divalent linking groups as those described above for Q 2 . Among these, Q 21 is preferably a linear or branched alkylene group, a cyclic aliphatic hydrocarbon group, an aromatic hydrocarbon group, or a divalent linking group containing a hetero atom; A branched alkylene group, a combination of a linear or branched alkylene group and a divalent linking group containing a heteroatom, a cyclic aliphatic hydrocarbon group and a divalent linking group containing a heteroatom. A combination or a combination of an aromatic hydrocarbon group and a divalent linking group containing a hetero atom is more preferable; a linear or branched alkylene group, a linear or branched alkylene group and an ester bond [- A combination of C (═O) —O—] with a divalent alicyclic hydrocarbon group and an ester bond [—C (═O) —O—] is particularly preferred; linear or branched An alkylene group of A combination of a branched alkylene group and an ester bond [—C (═O) —O—] is most preferred.
式(an12)中、Q22は2価の連結基であり、前記Q2における2価の連結基と同様のものが挙げられ、なかでも、W0で挙げた直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、環状の脂肪族炭化水素基、または2価の芳香族炭化水素基であることが好ましく、直鎖状のアルキレン基が特に好ましく、メチレン基又はエチレン基が最も好ましい。
式(an12)中、Rnは水素原子又は炭素数1〜5のアルキル基である。炭素数1〜5のアルキル基としては、前記Rの炭素数1〜5のアルキル基と同様のものが挙げられる。なかでもRnとしては、水素原子又はメチル基が好ましい。
Wherein (AN12), Q 22 represents a divalent linking group, wherein the same as the divalent linking group for Q 2. Among them, straight-chain or branched mentioned in W 0 An alkylene group, a cyclic aliphatic hydrocarbon group, or a divalent aromatic hydrocarbon group is preferable, a linear alkylene group is particularly preferable, and a methylene group or an ethylene group is most preferable.
Wherein (an12), R n represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. As a C1-C5 alkyl group, the same thing as the C1-C5 alkyl group of said R is mentioned. Of these, R n is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
式(an13)中、Q23は−O−、−CH2−O−、又は−C(=O)−O−を含有する基である。
Q23として具体的には、−O−、−CH2−O−、又は−C(=O)−O−からなる基;−O−、−CH2−O−又は−C(=O)−O−と、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基とからなる基等が挙げられる。
かかる置換基を有していてもよい2価の炭化水素基としては、前記Q2における2価の連結基で挙げた置換基を有していてもよい2価の炭化水素基と同様のものが挙げられる。
Q23としては、−C(=O)−O−と置換基を有していてもよい2価の炭化水素基とからなる基が好ましく、−C(=O)−O−と脂肪族炭化水素基とからなる基がより好ましく、−C(=O)−O−と直鎖状又は分岐鎖状のアルキレン基とからなる基がさらに好ましい。
Q23の好適なものとして具体的には、特に、下記一般式(Q23−1)で表される基が挙げられる。
In formula (an13), Q 23 represents a group containing —O—, —CH 2 —O—, or —C (═O) —O—.
Q 23 is specifically a group consisting of —O—, —CH 2 —O—, or —C (═O) —O—; —O—, —CH 2 —O— or —C (═O). And a group composed of —O— and a divalent hydrocarbon group which may have a substituent.
As such a substituted or divalent be hydrocarbon groups include the same bivalent bivalent which may have a substituent mentioned in linking group of the hydrocarbon group in the Q 2 Is mentioned.
Q 23 is preferably a group consisting of —C (═O) —O— and a divalent hydrocarbon group which may have a substituent, and —C (═O) —O— and aliphatic carbonization. A group consisting of a hydrogen group is more preferred, and a group consisting of —C (═O) —O— and a linear or branched alkylene group is more preferred.
Specific examples suitable for Q 23, in particular, a group represented by the following general formula (Q 23 -1).
前記式(Q23−1)中、Rq2、Rq3におけるアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状又は環状のいずれでもよく、直鎖状又は分岐鎖状であることが好ましい。
直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基の場合、炭素数は1〜5であることが好ましく、エチル基、メチル基がより好ましく、エチル基が特に好ましい。
環状のアルキル基の場合、炭素数は4〜15であることが好ましく、炭素数4〜12であることがさらに好ましく、炭素数5〜10であることが最も好ましい。具体的には、モノシクロアルカン;ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンからそれぞれ1個以上の水素原子を除いた基などが例示できる。より具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンからそれぞれ1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。なかでも、アダマンタンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましい。
In the formula (Q 23 -1), the alkyl group in R q2 and R q3 may be linear, branched or cyclic, and is preferably linear or branched.
In the case of a linear or branched alkyl group, the number of carbon atoms is preferably 1 to 5, more preferably an ethyl group or a methyl group, and particularly preferably an ethyl group.
In the case of a cyclic alkyl group, the number of carbon atoms is preferably 4 to 15, more preferably 4 to 12, and most preferably 5 to 10. Specific examples include monocycloalkanes; groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from polycycloalkanes such as bicycloalkanes, tricycloalkanes, and tetracycloalkanes. More specifically, monocycloalkanes such as cyclopentane and cyclohexane, and groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. It is done. Of these, a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from adamantane is preferable.
Rq2、Rq3におけるフッ素化アルキル基は、アルキル基中の水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されている基である。
当該フッ素化アルキル基において、フッ素原子で置換されていない状態のアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状又は環状のいずれでもよく、上記「Rq2、Rq3におけるアルキル基」と同様のものが挙げられる。
The fluorinated alkyl group for R q2 and R q3 is a group in which part or all of the hydrogen atoms in the alkyl group are substituted with fluorine atoms.
In the fluorinated alkyl group, the alkyl group not substituted with a fluorine atom may be linear, branched or cyclic, and the same as the above-mentioned “alkyl group in R q2 and R q3 ”. Can be mentioned.
Rq2及びRq3は、互いに結合して環を形成していてもよく、Rq2とRq3とこれらが結合している炭素原子とが構成する環としては、前記環状のアルキル基におけるモノシクロアルカン又はポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いたものが例示でき、4〜10員環であることが好ましく、5〜7員環であることがより好ましい。 R q2 and R q3 may be bonded to each other to form a ring, and the ring formed by R q2 and R q3 and the carbon atom to which they are bonded includes a monocyclo group in the cyclic alkyl group. The thing remove | excluding two hydrogen atoms from alkane or polycycloalkane can be illustrated, It is preferable that it is a 4-10 membered ring, and it is more preferable that it is a 5-7 membered ring.
上記の中でも、Rq2、Rq3は、水素原子又はアルキル基であることが好ましい。 Among the above, R q2 and R q3 are preferably a hydrogen atom or an alkyl group.
式(an13)中、Rq1は、フッ素原子又はフッ素化アルキル基である。
Rq1におけるフッ素化アルキル基において、フッ素原子で置換されていない状態のアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状又は環状のいずれでもよい。
直鎖状若しくは分岐鎖状のアルキル基の場合、炭素数は1〜5であることが好ましく、炭素数が1〜3であることがより好ましく、炭素数が1〜2であることが特に好ましい。
環状のアルキル基の場合、炭素数は4〜15であることが好ましく、炭素数4〜12であることがより好ましく、炭素数5〜10であることがさらに好ましい。具体的には、モノシクロアルカン;ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンからそれぞれ1個以上の水素原子を除いた基などが例示できる。より具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカン;アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンからそれぞれ1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。
フッ素化アルキル基においては、当該フッ素化アルキル基に含まれるフッ素原子と水素原子との合計数に対するフッ素原子の数の割合(フッ素化率(%))が、30〜100%であることが好ましく、50〜100%であることがより好ましい。該フッ素化率が高いほど、レジスト膜の疎水性が高まる。
上記の中でも、Rq1はフッ素原子であることが好ましい。
式(an11−1)〜(an13−1)中、R、Q21〜Q23、Rf1、Rf2、p0、Rnは前記と同様である。
In formula (an13), R q1 represents a fluorine atom or a fluorinated alkyl group.
In the fluorinated alkyl group for R q1 , the alkyl group not substituted with a fluorine atom may be linear, branched or cyclic.
In the case of a linear or branched alkyl group, the number of carbon atoms is preferably 1 to 5, more preferably 1 to 3, and particularly preferably 1 to 2. .
In the case of a cyclic alkyl group, the number of carbon atoms is preferably 4 to 15, more preferably 4 to 12, and still more preferably 5 to 10. Specific examples include monocycloalkanes; groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from polycycloalkanes such as bicycloalkanes, tricycloalkanes, and tetracycloalkanes. More specifically, examples include monocycloalkanes such as cyclopentane and cyclohexane; groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. .
In the fluorinated alkyl group, the ratio of the number of fluorine atoms to the total number of fluorine atoms and hydrogen atoms contained in the fluorinated alkyl group (fluorination rate (%)) is preferably 30 to 100%. 50 to 100% is more preferable. The higher the fluorination rate, the higher the hydrophobicity of the resist film.
Among the above, R q1 is preferably a fluorine atom.
Wherein (an11-1) ~ (an13-1), R, Q 21 ~Q 23, R f1, R f2, p0, R n are as defined above.
式(an21)〜(an25)中、R、Q21〜Q23、Z3〜Z5、R62〜R63、Rn、Rq1は前記と同様である。
式(an24)中、n60は0〜3の整数であって、0又は1であることが好ましい。
Wherein (an21) ~ (an25), R, Q 21 ~Q 23, Z 3 ~Z 5, R 62 ~R 63, R n, R q1 are as defined above.
In formula (an24), n60 is an integer of 0 to 3, and is preferably 0 or 1.
式(an31)〜(an32)中、R、Z1〜Z2、Rnは前記と同様であり、Q24、Q25はそれぞれ独立に単結合又は2価の連結基である。
Q24、Q25の2価の連結基としては、前記Q2における2価の連結基と同様のものが挙げられる。なお、上述したように、Z1が単結合である場合、Q24、Q25のZ1と結合する末端は−C(=O)−でないことが好ましい。Q24、Q25の2価の連結基としては、特に、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、環状の脂肪族炭化水素基、又はヘテロ原子を含む2価の連結基が好ましい。これらの中でも、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、環状の脂肪族炭化水素基が好ましく、直鎖状のアルキレン基、環状の脂肪族炭化水素基がより好ましい。
In formulas (an31) to (an32), R, Z 1 to Z 2 and R n are the same as described above, and Q 24 and Q 25 are each independently a single bond or a divalent linking group.
Examples of the divalent linking group for Q 24 and Q 25 include the same divalent linking groups as those described above for Q 2 . As described above, if Z 1 is a single bond, end which binds to Z 1 of Q 24, Q 25 is -C (= O) - is not preferred. The divalent linking group for Q 24 and Q 25 is particularly preferably a linear or branched alkylene group, a cyclic aliphatic hydrocarbon group, or a divalent linking group containing a hetero atom. Among these, a linear or branched alkylene group and a cyclic aliphatic hydrocarbon group are preferable, and a linear alkylene group and a cyclic aliphatic hydrocarbon group are more preferable.
式(an41)〜(an44)中、R、Rnは前記と同様であり、Q26〜Q28はそれぞれ独立に単結合又は2価の連結基である。Q26〜Q28は、前記Q24、Q25と同様である。
式(an44)中、n30は0〜3の整数であって、0又は1であることが好ましい。
Wherein (an41) ~ (an44), R, R n are as defined above, Q 26 to Q 28 represents a single bond or a divalent linking group independently. Q 26 to Q 28 are the same as the Q 24, Q 25.
In formula (an44), n30 is an integer of 0 to 3, and is preferably 0 or 1.
以下に、モノマー(G)の具体例を示す。以下の各式中、Rαは水素原子、メチル基又はトリフルオロメチル基であり、M+(第一のアンモニウムカチオン)は前記と同様である。 Specific examples of the monomer (G) are shown below. In the following formulas, R α is a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group, and M + (first ammonium cation) is the same as described above.
第一の前駆体ポリマー中の、「前記第一のアンモニウムカチオンと、露光により酸を発生する前記アニオン基とを含む構成単位」の構造、必要に応じて導入されるその他の構成単位の種類、各構成単位の含有割合;質量平均分子量、分散度等は、所望とする共重合組成比、要求される特性等を考慮して適宜決定すればよい。
第一の前駆体ポリマーは、該第一の前駆体ポリマーを形成する各構成単位を誘導するモノマー(モノマー(G)を含む)を公知のラジカル重合等によって重合する方法、又は、後述の[第一の前駆体ポリマーを得る工程]の操作を行う方法等により得ることができる。
また、上記重合の際に、HS−CH2−CH2−CH2−C(CF3)2−OH等の連鎖移動剤を併用することにより、末端に−C(CF3)2−OH基を導入してもよい。このように、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基が導入された共重合体は、レジスト組成物に用いた際、現像欠陥の低減やLER(ラインエッジラフネス:ライン側壁の不均一な凹凸)の低減に有効である。
In the first precursor polymer, the structure of “the structural unit containing the first ammonium cation and the anionic group that generates an acid upon exposure”, the types of other structural units introduced as necessary, The content ratio of each constituent unit; the mass average molecular weight, the degree of dispersion, and the like may be appropriately determined in consideration of the desired copolymer composition ratio, required characteristics, and the like.
The first precursor polymer is obtained by a method of polymerizing monomers (including monomer (G)) for inducing each of the constituent units forming the first precursor polymer by a known radical polymerization or the like described below [ It can be obtained by the method of performing the operation of the step of obtaining one precursor polymer.
Further, the during the polymerization, HS-CH 2 -CH 2 -CH 2 -C (CF 3) By use of a chain transfer agent such as 2 -OH, -C terminated (CF 3) 2 -OH group May be introduced. Thus, when a copolymer into which a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of an alkyl group is substituted with a fluorine atom is used in a resist composition, development defects are reduced or LER (Line Edge Roughness: This is effective in reducing the unevenness of the line side wall.
(第一の前駆体ポリマーとアミンとの反応)
アミン反応工程では、たとえば、前記第一の前駆体ポリマーと、前記アミンとを、有機溶媒中で反応させることにより、第一の前駆体ポリマーにおける第一のアンモニウムカチオンが該アミンの共役酸(第二のアンモニウムカチオン)に置き換わり、第二のアンモニウムカチオンを有する第二の前駆体ポリマーが得られる。
第一の前駆体ポリマー及びアミンの使用量は、第一の前駆体ポリマー中の第一のアンモニウムカチオンの量を考慮して適宜決定される。
反応温度は、0〜50℃が好ましく、10〜30℃がより好ましい。
反応時間は、第一の前駆体ポリマーとアミンとの反応性や反応温度等によっても異なるが、5分間以上24時間以下が好ましく、10〜120分間がより好ましく、10〜60分間がさらに好ましい。
有機溶媒は、第一の前駆体ポリマー及びアミンの両方を溶解し得る成分を少なくとも含むものであればよく、なかでも、得られる第二の前駆体ポリマーを溶解する良溶媒と、第二の前駆体ポリマーを溶解しない貧溶媒とを組み合わせて用いることが好ましい。
良溶媒としては、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、メタノール等の極性溶媒等が挙げられる。
貧溶媒としては、n−ヘプタン、n−ヘキサン等の炭化水素系溶媒や、tert−ブチルメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル等のエーテル系溶媒等が挙げられる。
第一の前駆体ポリマーとアミンとを反応させた後、その反応液(良溶媒と貧溶媒とを組み合わせた場合には良溶媒側)を、たとえば大量の有機溶媒(ジイソプロパノール、ヘプタン、メタノール等)中に滴下等することにより重合体を析出させ、濾別等を行うことにより第二の前駆体ポリマーが得られる。
(Reaction of first precursor polymer with amine)
In the amine reaction step, for example, the first precursor polymer and the amine are reacted in an organic solvent, whereby the first ammonium cation in the first precursor polymer is conjugated with the amine conjugate acid (second acid). A second precursor polymer having a second ammonium cation.
The amount of the first precursor polymer and amine used is appropriately determined in consideration of the amount of the first ammonium cation in the first precursor polymer.
0-50 degreeC is preferable and, as for reaction temperature, 10-30 degreeC is more preferable.
The reaction time varies depending on the reactivity of the first precursor polymer and amine, the reaction temperature, and the like, but is preferably 5 minutes or more and 24 hours or less, more preferably 10 to 120 minutes, and even more preferably 10 to 60 minutes.
The organic solvent only needs to contain at least a component capable of dissolving both the first precursor polymer and the amine. Among them, a good solvent that dissolves the obtained second precursor polymer, and the second precursor It is preferable to use in combination with a poor solvent that does not dissolve the body polymer.
Examples of the good solvent include polar solvents such as acetonitrile, dimethyl sulfoxide, N, N-dimethylformamide, and methanol.
Examples of the poor solvent include hydrocarbon solvents such as n-heptane and n-hexane, and ether solvents such as tert-butyl methyl ether and diisopropyl ether.
After reacting the first precursor polymer with the amine, the reaction solution (the good solvent side when a good solvent and a poor solvent are combined) is used, for example, a large amount of organic solvent (diisopropanol, heptane, methanol, etc.) The second precursor polymer can be obtained by precipitating the polymer by dropping it into the solution and filtering it out.
[塩交換工程]
塩交換工程では、上記のアミン反応工程で得られた第二の前駆体ポリマーと、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオン(最終スルホニウム又はヨードニウムカチオン)とを塩交換させる。
[Salt exchange process]
In the salt exchange step, the second precursor polymer obtained in the amine reaction step and the sulfonium cation or iodonium cation (final sulfonium or iodonium cation) are subjected to salt exchange.
(最終スルホニウム又はヨードニウムカチオン)
塩交換工程で用いる最終スルホニウム又はヨードニウムカチオンは、前記第二のアンモニウムカチオンよりも疎水性が高いカチオンである。塩交換工程における塩交換を、疎水性の低いカチオンから疎水性の高いカチオンへの交換とすることにより、塩交換を良好に進行させ、所望の最終スルホニウム又はヨードニウムカチオンを有する高分子化合物(最終目的物)を製造することができる。
(Final sulfonium or iodonium cation)
The final sulfonium or iodonium cation used in the salt exchange step is a cation having higher hydrophobicity than the second ammonium cation. The salt exchange in the salt exchange step is exchange from a cation with low hydrophobicity to a cation with high hydrophobicity so that the salt exchange proceeds well and a polymer compound having a desired final sulfonium or iodonium cation (final purpose) Product) can be manufactured.
最終スルホニウム又はヨードニウムカチオンとしては、例えば、下記一般式(ca−1)〜(ca−3)でそれぞれ表されるカチオンが挙げられる。 Examples of the final sulfonium or iodonium cation include cations represented by the following general formulas (ca-1) to (ca-3), respectively.
本発明の高分子化合物の製造方法は、一般式(ca−1)または一般式(ca−2)においてはR201〜R205における芳香環の数が少ない(好ましくは2つ以下、より好ましくは0又は1つ)高分子化合物を製造する方法として特に有用である。 In the method for producing a polymer compound of the present invention, the general formula (ca-1) or the general formula (ca-2) has a small number of aromatic rings in R 201 to R 205 (preferably two or less, more preferably 0 or 1) It is particularly useful as a method for producing a polymer compound.
R201〜R207およびR210におけるアリール基としては、炭素数6〜20の無置換のアリール基が挙げられ、フェニル基、ナフチル基が好ましい。 As the aryl group in R 201 to R 207 and R 210, include unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, a phenyl group, a naphthyl group.
R201〜R207およびR210におけるアルキル基としては、鎖状もしくは環状のアルキル基であって炭素数1〜30のものが好ましい。
R201〜R207およびR210におけるアルケニル基としては、炭素数が2〜10であることが好ましい。
The alkyl group in R 201 to R 207 and R 210 is preferably a chain or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
The alkenyl group for R 201 to R 207 and R 210 preferably has 2 to 10 carbon atoms.
R201〜R207およびR210が有していてもよい置換基としては、例えば、アルキル基、ハロゲン原子(好ましくはフッ素原子)、ハロゲン化アルキル基、オキソ基(=O)、シアノ基、アミノ基、アリール基、下記式(ca−r−1)〜(ca−r−7)でそれぞれ表される基が挙げられる。 Examples of the substituent that R 201 to R 207 and R 210 may have include an alkyl group, a halogen atom (preferably a fluorine atom), a halogenated alkyl group, an oxo group (═O), a cyano group, and an amino group. Groups, aryl groups, and groups represented by the following formulas (ca-r-1) to (ca-r-7).
R’201の炭化水素基は、後述のR101の置換基を有していてもよい環式基、置換基を有していてもよい鎖状のアルキル基もしくはアルケニル基と同様である。
R201〜R203のいずれか2つ、R206〜R207は、相互に結合して式中のイオウ原子と共に環を形成する場合、硫黄原子、酸素原子、窒素原子等のヘテロ原子や、カルボニル基、−SO−、−SO2−、−SO3−、−COO−、−CONH−または−N(RN)−(該RNは炭素数1〜5のアルキル基である。)等の官能基を介して結合してもよい。形成される環としては、式中のイオウ原子をその環骨格に含む1つの環が、イオウ原子を含めて、3〜10員環であることが好ましく、5〜7員環であることが特に好ましい。形成される環の具体例としては、たとえばチオフェン環、チアゾール環、ベンゾチオフェン環、チアントレン環、ベンゾチオフェン環、ジベンゾチオフェン環、9H−チオキサンテン環、チオキサントン環、チアントレン環、フェノキサチイン環、テトラヒドロチオフェニウム環、テトラヒドロチオピラニウム環等が挙げられる。
The hydrocarbon group of R ′ 201 is the same as the cyclic group which may have a substituent of R 101 described later and the chain alkyl group or alkenyl group which may have a substituent.
Any two of R 201 to R 203 , R 206 to R 207 , when bonded to each other to form a ring together with the sulfur atom in the formula, a hetero atom such as a sulfur atom, an oxygen atom or a nitrogen atom, group, -SO -, - SO 2 - , - SO 3 -, - COO -, - CONH- , or -N (R N) - (. the R N is an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms), such as You may couple | bond through a functional group. As the ring to be formed, one ring containing a sulfur atom in the ring skeleton in the formula is preferably a 3- to 10-membered ring, particularly a 5- to 7-membered ring, including the sulfur atom. preferable. Specific examples of the ring formed include, for example, thiophene ring, thiazole ring, benzothiophene ring, thianthrene ring, benzothiophene ring, dibenzothiophene ring, 9H-thioxanthene ring, thioxanthone ring, thianthrene ring, phenoxathiin ring, tetrahydro A thiophenium ring, a tetrahydrothiopyranium ring, etc. are mentioned.
式(ca−1)のカチオンの好適なものとして具体的には、下記式で表されるカチオンが挙げられる。 Specific examples of suitable cations of formula (ca-1) include cations represented by the following formulas.
式(ca−3)のカチオンの好適なものとして具体的には、下記式で表されるカチオンが挙げられる。 Specific examples of suitable cations of formula (ca-3) include cations represented by the following formulas.
最終スルホニウム又はヨードニウムカチオンとしては、前記のHPLC法の具体的な条件下で測定されるリテンションタイム(保持時間)が、1.5分間以上のものが好ましく、2分間以上のものがより好ましい。上限値は特に制限されないが60分間以下が好ましい。該保持時間が好ましい下限値以上であれば、第二の前駆体ポリマーとスルホニウム又はヨードニウムカチオンとの塩交換反応が良好に進行しやすい。 The final sulfonium or iodonium cation preferably has a retention time (retention time) of 1.5 minutes or more, more preferably 2 minutes or more, measured under the specific conditions of the HPLC method described above. The upper limit is not particularly limited but is preferably 60 minutes or less. If the retention time is equal to or more than the preferred lower limit, the salt exchange reaction between the second precursor polymer and the sulfonium or iodonium cation tends to proceed well.
上記で例示した最終スルホニウム又はヨードニウムカチオンについて、前記のHPLC法の具体的な条件下で測定されるリテンションタイム(保持時間)は以下の通りである。
該リテンションタイム(保持時間)が2.6分間以下の範囲にあるものとしては、たとえば、前記式(ca−1−38)〜(ca−1−42)、(ca−1−63)でそれぞれ表されるカチオン;前記式(ca−1−53)で表されるカチオンのうちRdが水素原子、メチル基、アルコキシ基等小さいもの、または水酸基もしくはカルボキシ基等の極性基を含むもの;前記式(ca−3−1)で表されるカチオン等が挙げられる。例えば前記式(ca−1−38)で表されるカチオンの保持時間は2.3分間、前記式(ca−1−63)で表されるカチオンの保持時間は2.6分間である。
該リテンションタイム(保持時間)が2.6分間超〜4分間以下の範囲にあるものとしては、たとえば、前記式(ca−1−1)、(ca−1−2)、(ca−1−17)〜(ca−1−25)、(ca−1−28)、(ca−1−29);前記式(ca−1−30)〜(ca−1−31)で表されるカチオンにおけるg2、g3の繰返し数の小さい(0〜2程度)もの;(ca−1−32)、(ca−1−34)、(ca−1−36)、(ca−1−43)〜(ca−1−46)、(ca−1−50)〜(ca−1−52)、(ca−1−54)、(ca−1−58)〜(ca−1−60)、上記以外の(ca−1−53)でそれぞれ表されるカチオン等が挙げられる。例えば、前記式(ca−1−1)で表されるカチオンの保持時間は2.7分間、前記式(ca−1−2)で表されるカチオンの保持時間は3.1分間である。
該リテンションタイム(保持時間)が4分間超にあるものとしては、たとえば、前記式(ca−1−3)〜(ca−1−16)、(ca−1−21)、(ca−1−26)、(ca−1−27)、(ca−1−29);前記式(ca−1−30)〜(ca−1−31)で表されるカチオンにおけるg2、g3の繰返し数の大きい(3以上)もの;(ca−1−33)、(ca−1−35)、(ca−1−37)、(ca−1−47)〜(ca−1−49)、(ca−1−55)〜(ca−1−57)、(ca−1−61)、(ca−1−62)、(ca−3−2)でそれぞれ表されるカチオン等が挙げられる。例えば、前記式(ca−1−29)で表されるカチオン(g1が1のとき)の保持時間は6.7分間である。
疎水性の高い置換基を有するカチオンは保持時間が長くなり、極性基等の親水性基を有するカチオンは保持時間が短くなる傾向にある。
Regarding the final sulfonium or iodonium cation exemplified above, the retention times (retention times) measured under the specific conditions of the HPLC method are as follows.
Examples of the retention time (holding time) in the range of 2.6 minutes or less include, for example, the above formulas (ca-1-38) to (ca-1-42) and (ca-1-63), respectively. Among the cations represented by the formula (ca-1-53), those in which Rd is small such as a hydrogen atom, a methyl group or an alkoxy group, or a polar group such as a hydroxyl group or a carboxy group; And cations represented by (ca-3-1). For example, the retention time of the cation represented by the formula (ca-1-38) is 2.3 minutes, and the retention time of the cation represented by the formula (ca-1-63) is 2.6 minutes.
Examples of the retention time (holding time) in the range of more than 2.6 minutes to 4 minutes or less include, for example, the above formulas (ca-1-1), (ca-1-2), (ca-1- 17) to (ca-1-25), (ca-1-28), (ca-1-29); in the cations represented by the above formulas (ca-1-30) to (ca-1-31) g2 and g3 having a small number of repetitions (about 0 to 2); (ca-1-32), (ca-1-34), (ca-1-36), (ca-1-43) to (ca -1-46), (ca-1-50) to (ca-1-52), (ca-1-54), (ca-1-58) to (ca-1-60), and cations represented by ca-1-53), respectively. For example, the retention time of the cation represented by the formula (ca-1-1) is 2.7 minutes, and the retention time of the cation represented by the formula (ca-1-2) is 3.1 minutes.
Examples of the retention time (retention time) exceeding 4 minutes include, for example, the above formulas (ca-1-3) to (ca-1-16), (ca-1-21), (ca-1- 26), (ca-1-27), (ca-1-29); large number of repetitions of g2 and g3 in the cations represented by the formulas (ca-1-30) to (ca-1-31) (3 or more); (ca-1-33), (ca-1-35), (ca-1-37), (ca-1-47) to (ca-1-49), (ca-1 -55) to (ca-1-57), (ca-1-61), (ca-1-62), and cations represented by (ca-3-2), respectively. For example, the retention time of the cation (when g1 is 1) represented by the formula (ca-1-29) is 6.7 minutes.
A cation having a highly hydrophobic substituent tends to have a long retention time, and a cation having a hydrophilic group such as a polar group tends to have a short retention time.
また、第二のアンモニウムカチオンと、最終スルホニウム又はヨードニウムカチオンとは、上述したHPLC法による測定において、リテンションタイムにある程度の差があることが必要となるが、(最終スルホニウム又はヨードニウムカチオンのリテンションタイム)を(第二のアンモニウムカチオンのリテンションタイム)で割った(除した)ときの値が1より大きくなり、1.005以上であることが好ましく、1.01以上であることがより好ましい。1.005以上とすることで、塩交換が容易に進行する。第二のアンモニウムカチオンは親水性が高く、保持時間が基本的に短くなるため、最終スルホニウム又はヨードニウムカチオンとの差がわずかでもあれば塩交換が容易に進行する。 In addition, the second ammonium cation and the final sulfonium or iodonium cation need to have some difference in retention time in the measurement by the HPLC method described above (retention time of final sulfonium or iodonium cation). Is divided by (retention time of the second ammonium cation) to be greater than 1, preferably 1.005 or more, and more preferably 1.01 or more. By setting it to 1.005 or more, salt exchange proceeds easily. Since the second ammonium cation is highly hydrophilic and the retention time is basically shortened, salt exchange proceeds easily if there is a slight difference from the final sulfonium or iodonium cation.
(第二の前駆体ポリマーとスルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンとの塩交換)
第二の前駆体ポリマーと、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオン(最終スルホニウム又はヨードニウムカチオン)との塩交換は、有機溶媒と水との2層系内で行うことが好ましい。
塩交換工程では、たとえば、第二の前駆体ポリマーと、最終スルホニウム又はヨードニウムカチオンを有する化合物(塩交換用化合物)とを、有機溶媒と水との混合溶剤中で混合等することにより、所望とする高分子化合物(露光により分解して酸を発生する構成単位を有する高分子化合物)が得られる。
(Salt exchange between second precursor polymer and sulfonium cation or iodonium cation)
The salt exchange between the second precursor polymer and the sulfonium cation or iodonium cation (final sulfonium or iodonium cation) is preferably performed in a two-layer system of an organic solvent and water.
In the salt exchange step, for example, the second precursor polymer and the compound having the final sulfonium or iodonium cation (salt exchange compound) are mixed in a mixed solvent of an organic solvent and water. (A polymer compound having a structural unit that decomposes upon exposure to generate an acid) is obtained.
塩交換工程で用いられる塩交換用化合物は、最終スルホニウム又はヨードニウムカチオンを有する化合物であって、塩交換により、該塩交換用化合物が有する最終スルホニウム又はヨードニウムカチオンと、第二の前駆体ポリマーとの塩交換が可能なものである。即ち、塩交換用化合物の有する最終スルホニウム又はヨードニウムカチオンが、本発明の製造方法により製造される高分子化合物の有するカチオンとなる。
塩交換用化合物は、最終スルホニウム又はヨードニウムカチオンからなるカチオン部と、非求核性イオンからなるアニオン部とで構成される化合物が好ましい。
非求核性イオンとしては、臭素イオン、塩素イオン等のハロゲンイオン;当該第二の前駆体ポリマーよりも酸性度が低い酸になり得るイオン、BF4 −、AsF6 −、SbF6 −、PF6 −又はClO4 −等が挙げられる。当該第二の前駆体ポリマーよりも酸性度が低い酸になり得るイオンとしては、特に限定されず、第二の前駆体ポリマーに用いるモノマーの種類に応じて適宜決定できるが、例えばp−トルエンスルホン酸イオン、メタンスルホン酸イオン、ベンゼンスルホン酸イオン等のスルホン酸イオンが挙げられる。
The salt exchange compound used in the salt exchange step is a compound having a final sulfonium or iodonium cation, and is obtained by salt exchange between the final sulfonium or iodonium cation of the salt exchange compound and the second precursor polymer. Salt exchange is possible. That is, the final sulfonium or iodonium cation of the salt exchange compound becomes the cation of the polymer compound produced by the production method of the present invention.
The compound for salt exchange is preferably a compound composed of a cation moiety composed of a final sulfonium or iodonium cation and an anion moiety composed of a non-nucleophilic ion.
Examples of non-nucleophilic ions include halogen ions such as bromine ions and chlorine ions; ions that can be acids with lower acidity than the second precursor polymer, BF 4 − , AsF 6 − , SbF 6 − , PF 6 - or ClO 4 - and the like. The ion that can be an acid having a lower acidity than the second precursor polymer is not particularly limited and can be appropriately determined according to the type of monomer used in the second precursor polymer. For example, p-toluenesulfone Examples thereof include sulfonate ions such as acid ions, methanesulfonate ions, and benzenesulfonate ions.
水と混合溶剤を構成する有機溶媒は、水と分液し、かつ、第二の前駆体ポリマーを溶解し得るものであればよく、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、酢酸エチル、プロピオニトリル、又はこれらの混合溶剤などを用いることができる。 The organic solvent constituting the mixed solvent with water may be any one that can be separated from water and dissolve the second precursor polymer, such as cyclohexanone, methyl ethyl ketone, propylene glycol monomethyl ether acetate, tetrahydrofuran, dichloromethane, , 2-dichloroethane, ethyl acetate, propionitrile, or a mixed solvent thereof can be used.
塩交換を行う際の温度条件は、0〜50℃程度が好ましく、10〜30℃程度がより好ましい。
第二の前駆体ポリマーと塩交換用化合物との混合時間は、当該第二の前駆体ポリマーと塩交換用化合物との反応性や温度条件等によっても異なるが、0.5分間以上24時間以下が好ましく、5分間以上12時間以下がより好ましく、10〜60分間がさらに好ましい。
かかる塩交換における塩交換用化合物の使用量は、当該第二の前駆体ポリマーにおける第二のアンモニウムカチオンを有する構成単位を誘導するモノマー1モルに対して1〜10程度が好ましく、1〜5モル程度がより好ましい。
尚、当該第二の前駆体ポリマーにおける第二のアンモニウムカチオンを有する構成単位を誘導するモノマーの物質量は、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))から換算して求めることができる。
About 0-50 degreeC is preferable and, as for the temperature conditions at the time of performing salt exchange, about 10-30 degreeC is more preferable.
The mixing time of the second precursor polymer and the compound for salt exchange varies depending on the reactivity and temperature conditions of the second precursor polymer and the compound for salt exchange, but it is 0.5 minutes or more and 24 hours or less. Is preferably 5 minutes or more and 12 hours or less, and more preferably 10 to 60 minutes.
The amount of the salt exchange compound used in such salt exchange is preferably about 1 to 10 moles with respect to 1 mole of the monomer for deriving the structural unit having the second ammonium cation in the second precursor polymer, and 1 to 5 moles. The degree is more preferable.
In addition, the substance amount of the monomer for deriving the structural unit having the second ammonium cation in the second precursor polymer is a copolymer composition ratio determined by carbon 13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) ( It can be determined by conversion from the ratio (molar ratio) of each structural unit in the structural formula.
当該第二の前駆体ポリマーと塩交換用化合物との塩交換の反応終了後、反応液中の高分子化合物(最終目的物)を単離、精製することが好ましい。
単離、精製には、従来公知の方法を利用でき、たとえば濃縮、水洗浄、有機溶媒洗浄、溶媒抽出、蒸留、結晶化、再結晶、クロマトグラフィー等をいずれか単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
After completion of the salt exchange reaction between the second precursor polymer and the salt exchange compound, it is preferable to isolate and purify the polymer compound (final target product) in the reaction solution.
For isolation and purification, conventionally known methods can be used. For example, concentration, water washing, organic solvent washing, solvent extraction, distillation, crystallization, recrystallization, chromatography, etc. can be used alone or in combination of two or more. They can be used in combination.
本発明に係る製造方法により製造される高分子化合物は、レジスト組成物の基材成分として好適に用いることができる。該高分子化合物をレジスト組成物の基材成分として用いる場合、その高分子化合物における、好ましい各構成単位の含有割合、質量平均分子量、分散度等について、後述の≪レジスト組成物≫の説明の中で詳述する。 The polymer compound produced by the production method according to the present invention can be suitably used as a base component of a resist composition. When the polymer compound is used as a base material component of a resist composition, the preferred content of each structural unit, mass average molecular weight, dispersity, etc. in the polymer compound will be described in the description of “resist composition” below. Will be described in detail.
[第一の前駆体ポリマーを得る工程]
本発明の高分子化合物の製造方法においては、前記のアミン反応工程及び塩交換工程に加えて、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオン(本明細書においてこれらのカチオンを「第二のスルホニウム又はヨードニウムカチオン」という。)を有する第三の前駆体ポリマーと、当該第二のスルホニウム又はヨードニウムカチオンよりも疎水性が高い前記第一のアンモニウムカチオンとを塩交換させて第一の前駆体ポリマーを得る工程を含むことが好ましい。
第一の前駆体ポリマーを得る工程では、たとえば、第三の前駆体ポリマーと、第一のアンモニウムカチオンを有する塩とを、有機溶媒と水との混合溶剤中で混合等することにより、第一の前駆体ポリマーが得られる。
[Step of obtaining first precursor polymer]
In the method for producing a polymer compound of the present invention, in addition to the amine reaction step and the salt exchange step, a sulfonium cation or an iodonium cation (in the present specification, these cations are referred to as “second sulfonium or iodonium cation”). And a step of obtaining a first precursor polymer by salt exchange between the third precursor polymer having) and the first ammonium cation having higher hydrophobicity than the second sulfonium or iodonium cation. preferable.
In the step of obtaining the first precursor polymer, for example, the first precursor polymer and the salt having the first ammonium cation are mixed in a mixed solvent of an organic solvent and water, etc. The precursor polymer is obtained.
(第一のアンモニウムカチオンを有する塩)
第一のアンモニウムカチオンは、前述した第一の前駆体ポリマーにおける第一のアンモニウムカチオンと同一のものであって、第二のスルホニウム又はヨードニウムカチオンよりも疎水性が高い。
第一のアンモニウムカチオンを有する塩は、塩交換により、該塩が有する第一のアンモニウムカチオンと、第三の前駆体ポリマーとの塩交換が可能なものである。即ち、該塩の有する第一のアンモニウムカチオンが、第一の前駆体ポリマーの有するカチオンとなる。
第一のアンモニウムカチオンを有する塩は、第一のアンモニウムカチオンからなるカチオン部と、非求核性イオンからなるアニオン部とで構成される化合物が好ましい。
非求核性イオンとしては、前記塩交換用化合物における非求核性イオンと同様のものが挙げられる。
(Salt having first ammonium cation)
The first ammonium cation is the same as the first ammonium cation in the first precursor polymer described above, and is more hydrophobic than the second sulfonium or iodonium cation.
The salt having the first ammonium cation is capable of salt exchange between the first ammonium cation of the salt and the third precursor polymer by salt exchange. That is, the first ammonium cation possessed by the salt becomes the cation possessed by the first precursor polymer.
The salt having the first ammonium cation is preferably a compound composed of a cation moiety composed of the first ammonium cation and an anion moiety composed of a non-nucleophilic ion.
Examples of the non-nucleophilic ion include those similar to the non-nucleophilic ion in the salt exchange compound.
(第三の前駆体ポリマー)
第三の前駆体ポリマーは、第二のスルホニウム又はヨードニウムカチオンを有するものである。
第二のスルホニウム又はヨードニウムカチオンは、前記第一のアンモニウムカチオンよりも疎水性が低いカチオンである。第一の前駆体ポリマーを得る工程における塩交換を、疎水性の低いカチオンから疎水性の高いカチオンへの交換とすることにより、塩交換を良好に進行させ、所望の第一のアンモニウムカチオンを有する第一の前駆体ポリマーを製造することができる。
(Third precursor polymer)
The third precursor polymer is one having a second sulfonium or iodonium cation.
The second sulfonium or iodonium cation is a cation that is less hydrophobic than the first ammonium cation. The salt exchange in the step of obtaining the first precursor polymer is an exchange from a low hydrophobic cation to a highly hydrophobic cation, so that the salt exchange proceeds well and has the desired first ammonium cation. A first precursor polymer can be produced.
第二のスルホニウム又はヨードニウムカチオンとしては、前記のHPLC法の具体的な条件下で測定されるリテンションタイム(保持時間)が2〜10分間のものが好ましく、2.5〜6分間のものがより好ましく、2.6分間超5分間以下のものがさらに好ましい。該保持時間が好ましい下限値以上であれば、ポリマーの有機溶剤への溶解性に優れ、また、第三の前駆体ポリマーの合成が容易となる。一方、該保持時間が好ましい上限値以下であれば、第一の前駆体ポリマーを製造する際の塩交換反応が容易に進行する。 The second sulfonium or iodonium cation preferably has a retention time (retention time) of 2 to 10 minutes, more preferably 2.5 to 6 minutes, measured under the specific conditions of the HPLC method described above. Preferably, more than 2.6 minutes and not more than 5 minutes is more preferable. When the holding time is equal to or more than the preferred lower limit, the polymer is excellent in solubility in an organic solvent, and the synthesis of the third precursor polymer is facilitated. On the other hand, if the retention time is less than or equal to the preferred upper limit value, the salt exchange reaction in producing the first precursor polymer proceeds easily.
第二のスルホニウム又はヨードニウムカチオンとして、具体的には、前述した最終スルホニウム又はヨードニウムカチオンで例示したカチオンと同様のものが挙げられ、第一のアンモニウムカチオンの疎水性度に応じて適宜選択して用いればよい。
好ましくは、上記リテンションタイム(保持時間)が2.6分間超の範囲にあるカチオンであり、特に好ましくは前記式(ca−1−1)、(ca−1−2)又は(ca−1−58)〜(ca−1−62)のいずれかで表されるカチオンである。
Specific examples of the second sulfonium or iodonium cation include those similar to the cations exemplified for the final sulfonium or iodonium cation described above. That's fine.
Preferably, it is a cation having the above retention time (retention time) in the range of more than 2.6 minutes, particularly preferably the formula (ca-1-1), (ca-1-2) or (ca-1-). 58) to (ca-1-62).
また、第二のスルホニウム又はヨードニウムカチオンと、第一のアンモニウムカチオンとは、上述したHPLC法による測定において、リテンションタイムにある程度の差があることが必要となるが、(第二のアンモニウムカチオンのリテンションタイム)を(第二のスルホニウム又はヨードニウムカチオンのリテンションタイム)で割った(除した)ときの値が1より大きくなり、1.1以上であることが好ましく、1.2以上であることがより好ましい。1.1以上とすることで、塩交換が容易に進行する。 In addition, the second sulfonium or iodonium cation and the first ammonium cation need to have a certain difference in retention time in the measurement by the HPLC method described above. Time) divided by (retention time of the second sulfonium or iodonium cation) is greater than 1, preferably 1.1 or more, more preferably 1.2 or more preferable. By setting it to 1.1 or more, salt exchange proceeds easily.
水と混合溶剤を構成する有機溶媒は、水と分液し、かつ、第二の前駆体ポリマーを溶解できるものであればよく、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、テトラヒドロフラン、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、酢酸エチル、プロピオニトリル、又はこれらの混合溶剤などを用いることができる。 The organic solvent constituting the mixed solvent with water may be any one that can be separated from water and can dissolve the second precursor polymer. Cyclohexanone, methyl ethyl ketone, propylene glycol monomethyl ether acetate, tetrahydrofuran, dichloromethane, 1, 2-dichloroethane, ethyl acetate, propionitrile, or a mixed solvent thereof can be used.
第一の前駆体ポリマーを得る工程における、塩交換を行う際の温度条件、混合時間は、前記塩交換工程における温度条件、混合時間と同様である。
第一のアンモニウムカチオンを有する塩の使用量は、当該第三の前駆体ポリマーにおける第二のスルホニウム又はヨードニウムカチオンを有する構成単位を誘導するモノマー1モルに対して、1〜5モル程度が好ましい。
In the step of obtaining the first precursor polymer, the temperature condition and the mixing time for salt exchange are the same as the temperature condition and the mixing time in the salt exchange step.
The amount of the salt having the first ammonium cation is preferably about 1 to 5 mol relative to 1 mol of the monomer for deriving the structural unit having the second sulfonium or iodonium cation in the third precursor polymer.
第一の前駆体ポリマーを得る工程での塩交換の反応終了後、反応液中の高分子化合物(第一の前駆体ポリマー)を単離、精製することが好ましい。
単離、精製には、従来公知の方法を利用でき、たとえば濃縮、水洗浄、有機溶媒洗浄、溶媒抽出、蒸留、結晶化、再結晶、クロマトグラフィー等をいずれか単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
After completion of the salt exchange reaction in the step of obtaining the first precursor polymer, it is preferable to isolate and purify the polymer compound (first precursor polymer) in the reaction solution.
For isolation and purification, conventionally known methods can be used. For example, concentration, water washing, organic solvent washing, solvent extraction, distillation, crystallization, recrystallization, chromatography, etc. can be used alone or in combination of two or more. They can be used in combination.
第三の前駆体ポリマーとしては、前記第一の前駆体ポリマー中の第一のアンモニウムカチオンを、第二のスルホニウム又はヨードニウムカチオンに置き換えたものが挙げられる。
第三の前駆体ポリマーは、前述したモノマー(G)における第一のアンモニウムカチオンを、第二のスルホニウム又はヨードニウムカチオンに置き換えたモノマー(以下このモノマーを「モノマー(G’)」という。)から誘導される構成単位を有するものが好ましい。
そして、前記第一の前駆体ポリマーと同様、第三の前駆体ポリマーは、モノマー(G’)から誘導される構成単位に加え、後述の構成単位(a1)を有することが好ましく、その他の構成単位として、後述の構成単位(a2)、(a3)、(a4)等を有してもよい。
第三の前駆体ポリマーは、該第三の前駆体ポリマーを形成する各構成単位を誘導するモノマー(モノマー(G’)を含む)を公知のラジカル重合等によって重合する方法により得ることができる。また、上記重合の際に、HS−CH2−CH2−CH2−C(CF3)2−OH等の連鎖移動剤を併用することにより、末端に−C(CF3)2−OH基を導入してもよい。
Examples of the third precursor polymer include those obtained by replacing the first ammonium cation in the first precursor polymer with a second sulfonium or iodonium cation.
The third precursor polymer is derived from a monomer in which the first ammonium cation in the monomer (G) is replaced with the second sulfonium or iodonium cation (hereinafter, this monomer is referred to as “monomer (G ′)”). Those having a structural unit are preferred.
And like said 1st precursor polymer, it is preferable that the 3rd precursor polymer has the below-mentioned structural unit (a1) in addition to the structural unit induced | guided | derived from a monomer (G '), and other structure As a unit, you may have the below-mentioned structural unit (a2), (a3), (a4), etc.
The third precursor polymer can be obtained by a method of polymerizing a monomer (including monomer (G ′)) for deriving each structural unit forming the third precursor polymer by a known radical polymerization or the like. Further, the during the polymerization, HS-CH 2 -CH 2 -CH 2 -C (CF 3) By use of a chain transfer agent such as 2 -OH, -C terminated (CF 3) 2 -OH group May be introduced.
本発明に係る高分子化合物の製造方法により製造される高分子化合物は、露光により分解して酸を発生する構成単位(以下この構成単位を「構成単位(a0)」ともいう。)を有するものである。
本発明者らは、構成単位(a0)を有する高分子化合物の製造に際し、露光により酸を発生するアニオン基とこれまでのトリフェニルスルホニウムカチオン等に比べて疎水性の低いカチオン(最終スルホニウム又はヨードニウムカチオン)とを有するモノマー、又は最終スルホニウム又はヨードニウムカチオンを有する塩交換用化合物、を原料として用いた場合に、公知のラジカル重合、塩交換等では高分子化合物の合成が困難であることを確認した。これは、モノマー又は塩交換用化合物中のカチオンの不安定性に起因するため、と推測される。
そこで、本発明に係る製造方法では、構成単位(a0)の有するべきカチオン(最終スルホニウム又はヨードニウムカチオン)に換えて、いったん、(構造的に)安定でかつ疎水性の高いカチオン(第一のアンモニウムカチオン)を有する前駆体ポリマー(第一の前駆体ポリマー)を用いる。
そして、酸解離定数(pKa)の違いを利用し、すなわち、第一のアンモニウムカチオンよりもpKaが大きいアミンを用い、該アミンと第一の前駆体ポリマーとを反応させることにより、最終スルホニウム又はヨードニウムカチオンよりも疎水性が低い共役酸(第二のアンモニウムカチオン)を有する第二の前駆体ポリマーを合成する。これにより、次の工程における塩交換を、疎水性の低いカチオンから疎水性の高いカチオンへの交換とすることができる。この結果、塩交換が良好に進行するため、所望の構成単位(a0)を有する高分子化合物を製造することができる。
かかる製造方法によれば、直接合成することが困難であった、露光により分解して酸を発生する構成単位を有する高分子化合物を容易に製造することができる。
また、本製造方法によれば、高分子化合物に、多種のカチオンの導入が可能となる。これにより、高分子化合物中のカチオン種の選択の自由度が高まる。加えて、該高分子化合物を用いるレジスト組成物の組成の最適化を図ることができるため、リソグラフィー特性の向上に寄与し得る。
The polymer compound produced by the method for producing a polymer compound according to the present invention has a structural unit that decomposes upon exposure to generate an acid (hereinafter, this structural unit is also referred to as “structural unit (a0)”). It is.
In the production of the polymer compound having the structural unit (a0), the inventors of the present invention used an anion group that generates an acid upon exposure and a cation (final sulfonium or iodonium having a lower hydrophobicity than conventional triphenylsulfonium cations and the like. When a monomer having a cation) or a compound for salt exchange having a final sulfonium or iodonium cation is used as a raw material, it has been confirmed that synthesis of a polymer compound is difficult by known radical polymerization, salt exchange or the like. . This is presumed to be due to cation instability in the monomer or salt exchange compound.
Therefore, in the production method according to the present invention, instead of the cation (final sulfonium or iodonium cation) that the structural unit (a0) should have, a (structurally) stable and highly hydrophobic cation (first ammonium) A precursor polymer having a cation) (first precursor polymer) is used.
Then, utilizing the difference in acid dissociation constant (pKa), that is, using an amine having a pKa larger than that of the first ammonium cation, and reacting the amine with the first precursor polymer, the final sulfonium or iodonium A second precursor polymer having a conjugate acid (second ammonium cation) that is less hydrophobic than the cation is synthesized. Thereby, the salt exchange in the next step can be changed from a low hydrophobic cation to a high hydrophobic cation. As a result, since salt exchange proceeds satisfactorily, a polymer compound having a desired structural unit (a0) can be produced.
According to this production method, it is possible to easily produce a polymer compound having a structural unit that is difficult to be directly synthesized and decomposes by exposure to generate an acid.
Moreover, according to this production method, various cations can be introduced into the polymer compound. Thereby, the freedom degree of selection of the cation seed | species in a high molecular compound increases. In addition, since the composition of the resist composition using the polymer compound can be optimized, it can contribute to the improvement of lithography characteristics.
≪レジスト組成物≫
本発明のレジスト組成物は、前記本発明の高分子化合物の製造方法により製造された高分子化合物、すなわち、露光により分解して酸を発生する構成単位(構成単位(a0))を有する高分子化合物、を含有するものである。
本発明のレジスト組成物としては、酸の作用により現像液に対する溶解性が変化する基材成分(A)(以下「(A)成分」という。)を含有するものが好ましい。かかるレジスト組成物を用いてレジスト膜を形成し、該レジスト膜に対して選択的露光を行うと、露光部にて、前記構成単位(a0)から酸が発生し、該酸の作用により(A)成分の現像液に対する溶解性が変化する一方で、未露光部では、(A)成分の現像液に対する溶解性が変化しないため、露光部と未露光部との間で現像液に対する溶解性の差が生じる。このため、該レジスト膜を現像すると、当該レジスト組成物がポジ型の場合は露光部が溶解除去されてポジ型のレジストパターンが形成され、当該レジスト組成物がネガ型の場合は未露光部が溶解除去されてネガ型のレジストパターンが形成される。
本明細書においては、露光部が溶解除去されてポジ型レジストパターンを形成するレジスト組成物をポジ型レジスト組成物といい、未露光部が溶解除去されてネガ型レジストパターンを形成するレジスト組成物をネガ型レジスト組成物という。
本発明のレジスト組成物は、ポジ型レジスト組成物であってもよく、ネガ型レジスト組成物であってもよい。
また、本発明のレジスト組成物は、レジストパターン形成時の現像処理にアルカリ現像液を用いるアルカリ現像プロセス用であってもよく、該現像処理に有機溶剤を含む現像液(有機系現像液)を用いる溶剤現像プロセス用であってもよい。
≪Resist composition≫
The resist composition of the present invention is a polymer compound produced by the method for producing a polymer compound of the present invention, that is, a polymer having a structural unit (structural unit (a0)) that decomposes upon exposure to generate an acid. A compound.
The resist composition of the present invention preferably contains a base component (A) (hereinafter referred to as “component (A)”) whose solubility in a developer is changed by the action of an acid. When a resist film is formed using such a resist composition and the resist film is selectively exposed, an acid is generated from the structural unit (a0) in the exposed portion, and the action of the acid (A ) While the solubility of the component in the developer changes, the solubility of the component (A) in the developer does not change in the unexposed area, so the solubility in the developer between the exposed and unexposed areas There is a difference. For this reason, when the resist film is developed, when the resist composition is positive, the exposed portion is dissolved and removed to form a positive resist pattern. When the resist composition is negative, the unexposed portion is formed. A negative resist pattern is formed by dissolution and removal.
In this specification, a resist composition in which an exposed portion is dissolved and removed to form a positive resist pattern is referred to as a positive resist composition, and an unexposed portion is dissolved and removed to form a negative resist pattern. Is referred to as a negative resist composition.
The resist composition of the present invention may be a positive resist composition or a negative resist composition.
In addition, the resist composition of the present invention may be used for an alkali development process using an alkali developer for development processing at the time of forming a resist pattern. It may be for the solvent development process used.
<(A)成分>
(A)成分としては、通常、化学増幅型レジスト用の基材成分として用いられている有機化合物を1種単独で、又は2種以上を混合して使用することができる。
ここで、「基材成分」とは、膜形成能を有する有機化合物であり、好ましくは分子量が500以上の有機化合物が用いられる。該有機化合物の分子量が500以上であることにより、膜形成能が向上し、また、ナノレベルのレジストパターンを形成しやすい。
前記基材成分として用いられる「分子量が500以上の有機化合物」は、非重合体と重合体とに大別される。
非重合体としては、通常、分子量が500以上4000未満のものが用いられる。以下、「低分子化合物」という場合は、分子量が500以上4000未満の非重合体を示す。
重合体としては、通常、分子量が1000以上のものが用いられる。本明細書及び本特許請求の範囲において「樹脂」という場合、分子量が1000以上の重合体を示す。
重合体の分子量としては、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)によるポリスチレン換算の質量平均分子量を用いるものとする。
(A)成分は、酸の作用により現像液に対する溶解性が増大するものであってもよく、酸の作用により現像液に対する溶解性が減少するものであってもよい。
<(A) component>
As the component (A), organic compounds that are usually used as base material components for chemically amplified resists can be used singly or in combination of two or more.
Here, the “base material component” is an organic compound having a film forming ability, and an organic compound having a molecular weight of 500 or more is preferably used. When the molecular weight of the organic compound is 500 or more, the film-forming ability is improved and a nano-level resist pattern is easily formed.
“Organic compounds having a molecular weight of 500 or more” used as the base component are roughly classified into non-polymers and polymers.
As the non-polymer, those having a molecular weight of 500 or more and less than 4000 are usually used. Hereinafter, the “low molecular compound” refers to a non-polymer having a molecular weight of 500 or more and less than 4000.
As the polymer, those having a molecular weight of 1000 or more are usually used. In the present specification and claims, the term “resin” refers to a polymer having a molecular weight of 1000 or more.
As the molecular weight of the polymer, a polystyrene-reduced mass average molecular weight by GPC (gel permeation chromatography) is used.
Component (A) may have increased solubility in a developer due to the action of an acid, or may decrease solubility in a developer due to the action of an acid.
本発明のレジスト組成物が、アルカリ現像プロセスにおいてネガ型レジストパターンを形成する(又は、溶剤現像プロセスにおいてポジ型レジストパターンを形成する)レジスト組成物である場合、(A)成分としては、好ましくは、アルカリ現像液に可溶性の基材成分(以下「(A0’)成分」ということがある。)が用いられ、さらに、架橋剤成分が配合される。(A0’)成分としては、通常、樹脂(アルカリ可溶性樹脂)が用いられる。かかるレジスト組成物は、露光により構成単位(a0)から酸が発生すると、当該酸が作用して(A0’)成分と架橋剤成分との間で架橋が起こり、結果、アルカリ現像液に対する溶解性が減少(有機系現像液に対する溶解性が増大)する。そのため、レジストパターンの形成において、当該レジスト組成物を支持体上に塗布して得られるレジスト膜を選択的に露光すると、露光部はアルカリ現像液に対して難溶性(有機系現像液に対して可溶性)へ転じる一方で、未露光部はアルカリ現像液に対して可溶性(有機系現像液に対して難溶性)のまま変化しないため、アルカリ現像液で現像することによりネガ型レジストパターンが形成できる。また、このとき現像液として有機系現像液を用いると、ポジ型のレジストパターンが形成できる。
(A0’)成分は、アルカリ現像液に対して可溶性の樹脂(以下「アルカリ可溶性樹脂」という。)として公知の樹脂を用いることができる。
アルカリ可溶性樹脂としては、例えば特開2000−206694号公報に開示されている、α−(ヒドロキシアルキル)アクリル酸、またはα−(ヒドロキシアルキル)アクリル酸のアルキルエステル(好ましくは炭素数1〜5のアルキルエステル)から選ばれる少なくとも一つから誘導される単位を有する樹脂;米国特許6949325号公報に開示されている、スルホンアミド基を有するα位の炭素原子に水素原子以外の原子又は置換基が結合していてもよいアクリル樹脂またはポリシクロオレフィン樹脂;米国特許6949325号公報、特開2005−336452号公報、特開2006−317803号公報に開示されている、フッ素化アルコールを含有し、α位の炭素原子に水素原子以外の原子又は置換基が結合していてもよいアクリル樹脂;特開2006−259582号公報に開示されている、フッ素化アルコールを有するポリシクロオレフィン樹脂等が、膨潤の少ない良好なレジストパターンが形成でき、好ましい。
なお、前記の「α−(ヒドロキシアルキル)アクリル酸」とは、α位の炭素原子に水素原子以外の原子又は置換基が結合していてもよいアクリル酸のうち、カルボキシ基が結合するα位の炭素原子に水素原子が結合しているアクリル酸と、このα位の炭素原子にヒドロキシアルキル基(好ましくは炭素数1〜5のヒドロキシアルキル基)が結合しているα−ヒドロキシアルキルアクリル酸の一方または両方を示す。
架橋剤成分としては、例えば、通常は、メチロール基またはアルコキシメチル基を有するグリコールウリルなどのアミノ系架橋剤、メラミン系架橋剤などを用いると、膨潤の少ない良好なレジストパターンが形成でき、好ましい。架橋剤成分の配合量は、アルカリ可溶性樹脂100質量部に対し、1〜50質量部であることが好ましい。
When the resist composition of the present invention is a resist composition that forms a negative resist pattern in an alkali development process (or forms a positive resist pattern in a solvent development process), the component (A) is preferably In addition, a base material component (hereinafter sometimes referred to as “(A0 ′) component”) soluble in an alkali developer is used, and a crosslinking agent component is further blended. As the component (A0 ′), a resin (alkali-soluble resin) is usually used. In such a resist composition, when an acid is generated from the structural unit (a0) by exposure, the acid acts to cause crosslinking between the component (A0 ′) and the crosslinking agent component, resulting in solubility in an alkaline developer. Decreases (the solubility in an organic developer increases). Therefore, in the formation of a resist pattern, when a resist film obtained by coating the resist composition on a support is selectively exposed, the exposed portion is hardly soluble in an alkali developer (to an organic developer). On the other hand, the unexposed area remains soluble (almost insoluble in the organic developer) while remaining undissolved in the alkali developer, so that a negative resist pattern can be formed by developing with an alkali developer. . At this time, if an organic developer is used as the developer, a positive resist pattern can be formed.
As the component (A0 ′), a known resin can be used as a resin that is soluble in an alkali developer (hereinafter referred to as “alkali-soluble resin”).
Examples of the alkali-soluble resin include α- (hydroxyalkyl) acrylic acid or α- (hydroxyalkyl) acrylic acid alkyl ester (preferably having 1 to 5 carbon atoms) disclosed in, for example, JP-A-2000-206694. Resin having a unit derived from at least one selected from alkyl ester); disclosed in US Pat. No. 6,949,325, an atom other than a hydrogen atom or a substituent is bonded to the α-position carbon atom having a sulfonamide group Acrylic resin or polycycloolefin resin which may be used; containing a fluorinated alcohol disclosed in US Pat. An atom other than a hydrogen atom or a substituent may be bonded to the carbon atom. Acrylic resin; disclosed in Japanese 2006-259582 discloses, polycycloolefin resins having fluorinated alcohol, with minimal swelling can formation of a satisfactory resist pattern.
The “α- (hydroxyalkyl) acrylic acid” is an α-position where a carboxy group is bonded among acrylic acids in which an atom other than a hydrogen atom or a substituent may be bonded to a carbon atom at the α-position. Of acrylic acid in which a hydrogen atom is bonded to the carbon atom and α-hydroxyalkyl acrylic acid in which a hydroxyalkyl group (preferably a hydroxyalkyl group having 1 to 5 carbon atoms) is bonded to the α-position carbon atom. Indicates one or both.
As the crosslinking agent component, for example, it is usually preferable to use an amino crosslinking agent such as glycoluril having a methylol group or an alkoxymethyl group, a melamine crosslinking agent, or the like because a good resist pattern with less swelling can be formed. It is preferable that the compounding quantity of a crosslinking agent component is 1-50 mass parts with respect to 100 mass parts of alkali-soluble resin.
本発明のレジスト組成物が、アルカリ現像プロセスにおいてポジ型パターンを形成し、溶剤現像プロセスにおいてネガ型パターンを形成するレジスト組成物である場合、(A)成分としては、好ましくは、酸の作用により極性が増大する基材成分(A0)(以下「(A0)成分」という。)が用いられる。(A0)成分は露光前後で極性が変化するため、アルカリ現像プロセスだけでなく、溶剤現像プロセスにおいても良好な現像コントラストを得ることができる。
つまり、アルカリ現像プロセスを適用する場合、(A0)成分は、露光前はアルカリ現像液に対して難溶性であり、露光により構成単位(a0)から酸が発生すると、該酸の作用により極性が増大してアルカリ現像液に対する溶解性が増大する。そのため、レジストパターンの形成において、当該レジスト組成物を支持体上に塗布して得られるレジスト膜に対して選択的に露光すると、露光部はアルカリ現像液に対して難溶性から可溶性に変化する一方で、未露光部はアルカリ難溶性のまま変化しないため、アルカリ現像することによりポジ型パターンが形成できる。
一方、溶剤現像プロセスを適用する場合は、(A0)成分は、露光前は有機系現像液に対して溶解性が高く、露光により構成単位(a0)から酸が発生すると、該酸の作用により極性が高くなり有機系現像液に対する溶解性が減少する。そのため、レジストパターンの形成において、当該レジスト組成物を支持体上に塗布して得られるレジスト膜に対して選択的に露光すると、露光部は有機系現像液に対して可溶性から難溶性に変化する一方で、未露光部は可溶性のまま変化しないため、有機系現像液で現像することにより、露光部と未露光部との間でコントラストをつけることができ、ネガ型パターンが形成できる。
When the resist composition of the present invention is a resist composition that forms a positive pattern in an alkali development process and forms a negative pattern in a solvent development process, the component (A) is preferably an action of an acid. A substrate component (A0) (hereinafter referred to as “(A0) component”) having an increased polarity is used. Since the polarity of the component (A0) changes before and after exposure, good development contrast can be obtained not only in the alkali development process but also in the solvent development process.
That is, when the alkali development process is applied, the component (A0) is hardly soluble in an alkali developer before exposure, and when acid is generated from the structural unit (a0) by exposure, the polarity of the component is reduced by the action of the acid. Increases the solubility in an alkaline developer. Therefore, in the formation of a resist pattern, when a resist film obtained by applying the resist composition on a support is selectively exposed, the exposed portion changes from slightly soluble to soluble in an alkaline developer. Since the unexposed portion remains hardly soluble in alkali and does not change, a positive pattern can be formed by alkali development.
On the other hand, when applying the solvent development process, the component (A0) is highly soluble in an organic developer before exposure, and when an acid is generated from the structural unit (a0) by exposure, The polarity becomes higher and the solubility in an organic developer decreases. Therefore, in the formation of the resist pattern, when the resist film obtained by applying the resist composition on the support is selectively exposed, the exposed portion changes from soluble to poorly soluble in an organic developer. On the other hand, since the unexposed portion remains soluble and does not change, by developing with an organic developer, a contrast can be provided between the exposed portion and the unexposed portion, and a negative pattern can be formed.
本発明において、(A)成分は、(A0)成分であることが好ましい。すなわち、本発明のレジスト組成物は、アルカリ現像プロセスにおいてポジ型となり、溶剤現像プロセスにおいてネガ型となる化学増幅型レジスト組成物であることが好ましい。
該(A0)成分は、酸の作用により極性が増大する樹脂成分であってもよく、酸の作用により極性が増大する低分子化合物成分であってもよく、又はこれらの混合物であってもよい。
(A0)成分としては、酸の作用により極性が増大する樹脂成分であることが好ましく、特に、露光により酸を発生し、且つ、酸の作用により極性が増大する高分子化合物(A1)(以下「(A1)成分」という。)を含有するものが好ましい。
In the present invention, the component (A) is preferably the component (A0). That is, the resist composition of the present invention is preferably a chemically amplified resist composition that becomes positive in the alkali development process and negative in the solvent development process.
The component (A0) may be a resin component whose polarity is increased by the action of an acid, a low molecular compound component whose polarity is increased by the action of an acid, or a mixture thereof. .
The component (A0) is preferably a resin component that increases in polarity by the action of an acid. In particular, the polymer compound (A1) that generates an acid by exposure and increases in polarity by the action of an acid (hereinafter referred to as “A0”) What contains "(A1) component") is preferable.
[(A1)成分]
(A1)成分として具体的には、露光により分解して酸を発生する構成単位(a0)と、酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位(a1)と、を有する高分子化合物が好ましく、前記第一の態様の高分子化合物の製造方法により製造された高分子化合物が特に好ましい。
[(A1) component]
Specifically, the component (A1) is a high component having a structural unit (a0) that decomposes upon exposure to generate an acid and a structural unit (a1) that includes an acid-decomposable group that increases in polarity by the action of an acid. A molecular compound is preferred, and a polymer compound produced by the polymer compound production method of the first aspect is particularly preferred.
(構成単位(a0))
構成単位(a0)は、露光により分解して酸を発生する構成単位である。
構成単位(a0)としては、上述した最終スルホニウム又はヨードニウムカチオンと、露光により酸を発生する前記アニオン基とを含む構成単位が挙げられ、具体的には、下記一般式(a0−1)で表される構成単位が好ましい。
(Structural unit (a0))
The structural unit (a0) is a structural unit that decomposes upon exposure to generate an acid.
As the structural unit (a0), a structural unit containing the above-mentioned final sulfonium or iodonium cation and the anionic group that generates an acid upon exposure can be mentioned. Specifically, the structural unit can be represented by the following general formula (a0-1). The structural unit is preferred.
構成単位(a0)として具体的には、上記式(an11)〜(an14)、(an21)〜(an25)、(an31)〜(an32)、(an41)〜(an44)でそれぞれ表される化合物からなる群より選択される少なくとも1種の化合物から誘導される構成単位であって、そのカチオン部が上記最終スルホニウム又はヨードニウムカチオンである構成単位が特に好ましい。 Specifically, as the structural unit (a0), compounds represented by the above formulas (an11) to (an14), (an21) to (an25), (an31) to (an32), and (an41) to (an44), respectively Particularly preferred is a structural unit derived from at least one compound selected from the group consisting of: wherein the cation moiety is the final sulfonium or iodonium cation.
(A1)成分中、構成単位(a0)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(A1)成分中、構成単位(a0)の割合は、(A1)成分を構成する全構成単位の合計に対し、1〜40モル%であることが好ましく、1〜35モル%がより好ましく、3〜30モル%がさらに好ましい。
構成単位(a0)の割合が前記範囲の下限値以上であることにより、レジスト組成物とした際、容易にパターンを得ることができ、リソグラフィー特性がより向上する。他方、上限値以下であることにより、他の構成単位とのバランスをとることができる。
In the component (A1), as the structural unit (a0), one type of structural unit may be used, or two or more types may be used in combination.
In the component (A1), the proportion of the structural unit (a0) is preferably 1 to 40 mol%, more preferably 1 to 35 mol%, based on the total of all the structural units constituting the component (A1). 3-30 mol% is more preferable.
When the proportion of the structural unit (a0) is not less than the lower limit of the above range, a pattern can be easily obtained when the resist composition is obtained, and the lithography properties are further improved. On the other hand, by being below the upper limit value, it is possible to balance with other structural units.
(構成単位(a1))
構成単位(a1)は酸の作用により極性が増大する酸分解性基を含む構成単位である。
「酸分解性基」は、酸の作用により、当該酸分解性基の構造中の少なくとも一部の結合が開裂し得る酸分解性を有する基である。
酸の作用により極性が増大する酸分解性基としては、たとえば、酸の作用により分解して極性基を生じる基が挙げられる。
極性基としては、たとえばカルボキシ基、水酸基、アミノ基、スルホ基(−SO3H)等が挙げられる。これらのなかでも、構造中に−OHを含有する極性基(以下「OH含有極性基」ということがある。)が好ましく、カルボキシ基または水酸基が好ましく、カルボキシ基が特に好ましい。
酸分解性基としてより具体的には、前記極性基を酸解離性基で保護した基(たとえばOH含有極性基におけるOHの水素原子を酸解離性基で保護した基)が挙げられる。
「酸解離性基」は、酸の作用により、少なくとも、当該酸解離性基と該酸解離性基に隣接する原子との間の結合が開裂し得る酸解離性を有する基である。酸分解性基を構成する酸解離性基は、当該酸解離性基の解離により生成する極性基よりも極性の低い基であることが必要で、これにより、酸の作用により該酸解離性基が解離した際に、該酸解離性基よりも極性の高い極性基が生じて極性が増大する。その結果、(A1)成分全体の極性が増大する。極性が増大することにより、相対的に、現像液に対する溶解性が変化し、現像液が、アルカリ現像液の場合には溶解性が増大し、有機系現像液の場合には溶解性が減少する。
(Structural unit (a1))
The structural unit (a1) is a structural unit containing an acid-decomposable group whose polarity is increased by the action of an acid.
The “acid-decomposable group” is an acid-decomposable group that can cleave at least part of bonds in the structure of the acid-decomposable group by the action of an acid.
Examples of the acid-decomposable group whose polarity increases by the action of an acid include a group that decomposes by the action of an acid to generate a polar group.
Examples of the polar group include a carboxy group, a hydroxyl group, an amino group, a sulfo group (—SO 3 H), and the like. Among these, a polar group containing —OH in the structure (hereinafter sometimes referred to as “OH-containing polar group”) is preferable, a carboxy group or a hydroxyl group is preferable, and a carboxy group is particularly preferable.
More specifically, examples of the acid-decomposable group include a group in which the polar group is protected with an acid-dissociable group (for example, a group in which a hydrogen atom of OH in an OH-containing polar group is protected with an acid-dissociable group).
The “acid-dissociable group” is a group having an acid-dissociable property capable of cleaving at least a bond between the acid-dissociable group and an atom adjacent to the acid-dissociable group by the action of an acid. The acid-dissociable group constituting the acid-decomposable group must be a group having a lower polarity than the polar group generated by dissociation of the acid-dissociable group. Is dissociated, a polar group having a polarity higher than that of the acid dissociable group is generated to increase the polarity. As a result, the polarity of the entire component (A1) increases. As the polarity increases, the solubility in the developer changes relatively. When the developer is an alkaline developer, the solubility increases, and when the developer is an organic developer, the solubility decreases. .
酸解離性基としては、特に限定されず、これまで、化学増幅型レジスト用のベース樹脂の酸解離性基として提案されているものを使用することができる。一般的には、(メタ)アクリル酸等におけるカルボキシ基と環状又は鎖状の第3級アルキルエステルを形成する基;アルコキシアルキル基等のアセタール型酸解離性基などが広く知られている。
ここで、「第3級アルキルエステル」とは、カルボキシ基の水素原子が、鎖状又は環状のアルキル基で置換されることによりエステルを形成しており、そのカルボニルオキシ基(−C(=O)−O−)の末端の酸素原子に、前記鎖状又は環状のアルキル基の第3級炭素原子が結合している構造を示す。この第3級アルキルエステルにおいては、酸が作用すると、酸素原子と第3級炭素原子との間で結合が切断され、カルボキシ基が形成される。
前記鎖状又は環状のアルキル基は、置換基を有していてもよい。
以下、カルボキシ基と第3級アルキルエステルを構成することにより、酸解離性となっている基を、便宜上、「第3級アルキルエステル型酸解離性基」という。
The acid-dissociable group is not particularly limited, and those that have been proposed as acid-dissociable groups for base resins for chemically amplified resists can be used. In general, a group that forms a cyclic or chain tertiary alkyl ester with a carboxy group in (meth) acrylic acid or the like; an acetal-type acid dissociable group such as an alkoxyalkyl group is widely known.
Here, the “tertiary alkyl ester” is an ester formed by replacing a hydrogen atom of a carboxy group with a chain or cyclic alkyl group, and the carbonyloxy group (—C (═O The structure in which the tertiary carbon atom of the chain or cyclic alkyl group is bonded to the terminal oxygen atom of) -O-). In this tertiary alkyl ester, when an acid acts, a bond is cut between an oxygen atom and a tertiary carbon atom to form a carboxy group.
The chain or cyclic alkyl group may have a substituent.
Hereinafter, a group that is acid dissociable by constituting a carboxy group and a tertiary alkyl ester is referred to as a “tertiary alkyl ester type acid dissociable group” for convenience.
第3級アルキルエステル型酸解離性基としては、脂肪族分岐鎖状酸解離性基、脂肪族環式基を含有する酸解離性基が挙げられる。
ここで、「脂肪族分岐鎖状」とは、芳香族性を持たない分岐鎖状の構造を有することを示す。「脂肪族分岐鎖状酸解離性基」の構造は、炭素および水素からなる基(炭化水素基)であることに限定はされないが、炭化水素基であることが好ましい。また、「炭化水素基」は飽和または不飽和のいずれでもよいが、通常は飽和であることが好ましい。
脂肪族分岐鎖状酸解離性基としては、たとえば、−C(R71)(R72)(R73)で表される基が挙げられる。式中、R71〜R73は、それぞれ独立に、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基である。−C(R71)(R72)(R73)で表される基は、炭素数が4〜8であることが好ましく、具体的にはtert−ブチル基、2−メチル−2−ブチル基、2−メチル−2−ペンチル基、3−メチル−3−ペンチル基などが挙げられる。特にtert−ブチル基が好ましい。
Examples of the tertiary alkyl ester type acid dissociable group include an aliphatic branched acid dissociable group and an acid dissociable group containing an aliphatic cyclic group.
Here, “aliphatic branched” means having a branched structure having no aromaticity. The structure of the “aliphatic branched acid dissociable group” is not limited to a group consisting of carbon and hydrogen (hydrocarbon group), but is preferably a hydrocarbon group. The “hydrocarbon group” may be either saturated or unsaturated, but is usually preferably saturated.
Examples of the aliphatic branched acid dissociable group include a group represented by —C (R 71 ) (R 72 ) (R 73 ). Wherein, R 71 to R 73 each independently represents a linear alkyl group of 1 to 5 carbon atoms. The group represented by —C (R 71 ) (R 72 ) (R 73 ) preferably has 4 to 8 carbon atoms, specifically a tert-butyl group or a 2-methyl-2-butyl group. , 2-methyl-2-pentyl group, 3-methyl-3-pentyl group and the like. A tert-butyl group is particularly preferable.
「脂肪族環式基」は、芳香族性を持たない単環式基又は多環式基であることを示す。
「脂肪族環式基を含有する酸解離性基」における脂肪族環式基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。置換基としては、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
該脂肪族環式基の置換基を除いた基本の環の構造は、炭素および水素からなる基(炭化水素基)であることに限定はされないが、炭化水素基であることが好ましい。また、該炭化水素基は、飽和または不飽和のいずれでもよいが、通常は飽和であることが好ましい。
脂肪族環式基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。
脂肪族環式基としては、例えば、炭素数1〜5のアルキル基、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基;ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。より具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基;アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などの脂環式炭化水素基が挙げられる。また、これらの脂環式炭化水素基の環を構成する炭素原子の一部がエーテル基(−O−)で置換されたものであってもよい。
The “aliphatic cyclic group” means a monocyclic group or a polycyclic group having no aromaticity.
The aliphatic cyclic group in the “acid-dissociable group containing an aliphatic cyclic group” may or may not have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, an oxygen atom (= O), and the like. Is mentioned.
The basic ring structure excluding the substituent of the aliphatic cyclic group is not limited to a group consisting of carbon and hydrogen (hydrocarbon group), but is preferably a hydrocarbon group. The hydrocarbon group may be either saturated or unsaturated, but is usually preferably saturated.
The aliphatic cyclic group may be monocyclic or polycyclic.
Examples of the aliphatic cyclic group include one or more hydrogens from a monocycloalkane which may or may not be substituted with an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom or a fluorinated alkyl group. A group in which one or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as bicycloalkane, tricycloalkane, or tetracycloalkane; More specifically, a group in which one or more hydrogen atoms have been removed from a monocycloalkane such as cyclopentane or cyclohexane; one or more polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, or tetracyclododecane. An alicyclic hydrocarbon group such as a group excluding a hydrogen atom is exemplified. Moreover, a part of carbon atoms constituting the ring of these alicyclic hydrocarbon groups may be substituted with an ether group (—O—).
脂肪族環式基を含有する酸解離性基としては、たとえば、
(i)1価の脂肪族環式基の環骨格上、当該酸解離性基に隣接する原子(たとえば−C(=O)−O−における−O−)と結合する炭素原子に置換基(水素原子以外の原子または基)が結合して第3級炭素原子が形成されている基;
(ii)1価の脂肪族環式基と、これに結合する第3級炭素原子を有する分岐鎖状アルキレンとを有する基などが挙げられる。
前記(i)の基において、脂肪族環式基の環骨格上、当該酸解離性基に隣接する原子と結合する炭素原子に結合する置換基としては、たとえばアルキル基が挙げられる。該アルキル基としては、たとえば後述する式(1−1)〜(1−9)中のR14と同様のものが挙げられる。
前記(i)の基の具体例としては、たとえば下記一般式(1−1)〜(1−9)で表される基等が挙げられる。
前記(ii)の基の具体例としては、たとえば下記一般式(2−1)〜(2−6)で表される基等が挙げられる。
Examples of the acid dissociable group containing an aliphatic cyclic group include:
(I) On the ring skeleton of the monovalent aliphatic cyclic group, the substituent ( An atom or group other than a hydrogen atom) to form a tertiary carbon atom;
(Ii) a group having a monovalent aliphatic cyclic group and a branched alkylene having a tertiary carbon atom bonded thereto.
In the group (i), examples of the substituent bonded to the carbon atom bonded to the atom adjacent to the acid dissociable group on the ring skeleton of the aliphatic cyclic group include an alkyl group. Examples of the alkyl group include those similar to R 14 in formulas (1-1) to (1-9) described later.
Specific examples of the group (i) include groups represented by the following general formulas (1-1) to (1-9).
Specific examples of the group (ii) include groups represented by the following general formulas (2-1) to (2-6).
式(1−1)〜(1−9)中、R14のアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよく、直鎖状または分岐鎖状が好ましい。
該直鎖状のアルキル基は、炭素数が1〜5であることが好ましく、1〜4がより好ましく、1または2がさらに好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、n−ブチル基、n−ペンチル基等が挙げられる。これらの中でも、メチル基、エチル基またはn−ブチル基が好ましく、メチル基またはエチル基がより好ましい。
該分岐鎖状のアルキル基は、炭素数が3〜10であることが好ましく、3〜5がより好ましい。具体的には、イソプロピル基、イソブチル基、tert−ブチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられ、イソプロピル基であることが最も好ましい。
該環状のアルキル基は、前記の脂肪族環式基と同様のものが挙げられる。
gは0〜3の整数が好ましく、1〜3の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましい。
式(2−1)〜(2−6)中、R15〜R16のアルキル基としては、前記R14のアルキル基と同様のものが挙げられる。
上記式(1−1)〜(1−9)、(2−1)〜(2−6)中、環を構成する炭素原子の一部がエーテル性酸素原子(−O−)で置換されていてもよい。
また、式(1−1)〜(1−9)、(2−1)〜(2−6)中、環を構成する炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。該置換基としては、炭素数1〜5のアルキル基、フッ素原子、フッ素化アルキル基が挙げられる。
In formulas (1-1) to (1-9), the alkyl group of R 14 may be linear, branched or cyclic, and is preferably linear or branched.
The linear alkyl group preferably has 1 to 5 carbon atoms, more preferably 1 to 4, and still more preferably 1 or 2. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an n-butyl group, and an n-pentyl group. Among these, a methyl group, an ethyl group, or an n-butyl group is preferable, and a methyl group or an ethyl group is more preferable.
The branched alkyl group preferably has 3 to 10 carbon atoms, and more preferably 3 to 5 carbon atoms. Specific examples include isopropyl group, isobutyl group, tert-butyl group, isopentyl group, neopentyl group and the like, and isopropyl group is most preferable.
Examples of the cyclic alkyl group include those similar to the above aliphatic cyclic group.
g is preferably an integer of 0 to 3, more preferably an integer of 1 to 3, and still more preferably 1 or 2.
In formulas (2-1) to (2-6), examples of the alkyl group for R 15 to R 16 include the same alkyl groups as those described above for R 14 .
In the formulas (1-1) to (1-9) and (2-1) to (2-6), a part of the carbon atoms constituting the ring is substituted with an etheric oxygen atom (—O—). May be.
In formulas (1-1) to (1-9) and (2-1) to (2-6), a hydrogen atom bonded to a carbon atom constituting the ring may be substituted with a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom, and a fluorinated alkyl group.
「アセタール型酸解離性基」は、一般的に、カルボキシ基、水酸基等のOH含有極性基末端の水素原子と置換して酸素原子と結合している。そして、酸が作用して、アセタール型酸解離性基と、当該アセタール型酸解離性基が結合した酸素原子との間で結合が切断され、カルボキシ基、水酸基等のOH含有極性基が形成される。
アセタール型酸解離性基としては、たとえば、下記一般式(p1)で表される基が挙げられる。
The “acetal-type acid dissociable group” is generally bonded to an oxygen atom by substituting a hydrogen atom at the terminal of an OH-containing polar group such as a carboxy group or a hydroxyl group. Then, the acid acts to cut the bond between the acetal acid dissociable group and the oxygen atom to which the acetal acid dissociable group is bonded, and OH-containing polar groups such as a carboxy group and a hydroxyl group are formed. The
Examples of the acetal type acid dissociable group include a group represented by the following general formula (p1).
式(p1)中、nは、0〜2の整数であることが好ましく、0または1がより好ましく、0が最も好ましい。
R1’,R2’のアルキル基としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられ、メチル基またはエチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
本発明においては、R1’,R2’のうち少なくとも1つが水素原子であることが好ましい。すなわち、酸解離性基(p1)が、下記一般式(p1−1)で表される基であることが好ましい。
In formula (p1), n is preferably an integer of 0 to 2, more preferably 0 or 1, and most preferably 0.
The alkyl group for R 1 ′ and R 2 ′ is preferably a linear or branched alkyl group, and specifically includes a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, and an isobutyl group. , Tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, and the like. A methyl group or an ethyl group is preferable, and a methyl group is most preferable.
In the present invention, it is preferable that at least one of R 1 ′ and R 2 ′ is a hydrogen atom. That is, the acid dissociable group (p1) is preferably a group represented by the following general formula (p1-1).
Yのアルキル基としては、炭素数1〜20のアルキル基が好ましく、炭素数1〜10のアルキル基がより好ましく;直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、1,1−ジメチルエチル基、1,1−ジエチルプロピル基、2,2−ジメチルプロピル基、2,2,−ジメチルブチル基等が挙げられる。
Yの脂肪族環式基としては、従来ArFレジスト等において多数提案されている単環又は多環式の脂肪族環式基の中から適宜選択して用いることができ、たとえば上記「脂肪族環式基を含有する酸解離性基」で挙げた脂肪族環式基と同様のものが例示できる。
As the alkyl group for Y, an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms is preferable, an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms is more preferable; a linear or branched alkyl group is preferable, and specifically, a methyl group , Ethyl group, propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, tert-butyl group, pentyl group, isopentyl group, neopentyl group, 1,1-dimethylethyl group, 1,1-diethylpropyl group, 2, A 2-dimethylpropyl group, a 2,2, -dimethylbutyl group, etc. are mentioned.
The aliphatic cyclic group for Y can be appropriately selected from monocyclic or polycyclic aliphatic cyclic groups that have been proposed in a number of conventional ArF resists. For example, the above “aliphatic ring” Examples thereof are the same as the aliphatic cyclic groups mentioned in “Acid-dissociable groups containing formula groups”.
アセタール型酸解離性基としては、下記一般式(p2)で示される基も挙げられる。 Examples of the acetal type acid dissociable group also include a group represented by the following general formula (p2).
R17、R18において、アルキル基の炭素数は、好ましくは1〜15であり、直鎖状、分岐鎖状のいずれでもよく、エチル基、メチル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
特にR17、R18の一方が水素原子で、他方がメチル基であることが好ましい。
R19は直鎖状、分岐鎖状または環状のアルキル基であり、炭素数は好ましくは1〜15であり、直鎖状、分岐鎖状又は環状のいずれでもよい。
R19が直鎖状、分岐鎖状の場合は炭素数1〜5であることが好ましく、エチル基、メチル基がさらに好ましく、エチル基が最も好ましい。
R19が環状の場合は炭素数4〜15であることが好ましく、炭素数4〜12であることがさらに好ましく、炭素数5〜10が最も好ましい。具体的には、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカン、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等のポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。中でもアダマンタンから1個以上の水素原子を除いた基が好ましい。
また、上記式(p2)においては、R17及びR19がそれぞれ独立に直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基(好ましくは炭素数1〜5のアルキレン基)であって、R19の末端とR17の末端とが結合していてもよい。
この場合、R17と、R19と、R19が結合した酸素原子と、該酸素原子およびR17が結合した炭素原子とにより環式基が形成されている。該環式基としては、4〜7員環が好ましく、4〜6員環がより好ましい。該環式基の具体例としては、テトラヒドロピラニル基、テトラヒドロフラニル基等が挙げられる。
In R 17 and R 18 , the alkyl group preferably has 1 to 15 carbon atoms, may be linear or branched, and is preferably an ethyl group or a methyl group, and most preferably a methyl group.
In particular, it is preferable that one of R 17 and R 18 is a hydrogen atom and the other is a methyl group.
R 19 is a linear, branched or cyclic alkyl group, preferably having 1 to 15 carbon atoms, and may be any of linear, branched or cyclic.
When R 19 is linear or branched, it preferably has 1 to 5 carbon atoms, more preferably an ethyl group or a methyl group, and most preferably an ethyl group.
When R 19 is cyclic, it preferably has 4 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 12 carbon atoms, and most preferably 5 to 10 carbon atoms. Specifically, one or more polycycloalkanes such as monocycloalkane, bicycloalkane, tricycloalkane, and tetracycloalkane, which may or may not be substituted with a fluorine atom or a fluorinated alkyl group. And the like, in which a hydrogen atom is removed. Specific examples include monocycloalkanes such as cyclopentane and cyclohexane, and groups obtained by removing one or more hydrogen atoms from polycycloalkanes such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. Among them, a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from adamantane is preferable.
In the formula (p2), R 17 and R 19 are each independently a linear or branched alkylene group (preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms), and the end of R 19 is The terminal of R 17 may be bonded.
In this case, a cyclic group is formed by R 17 , R 19 , the oxygen atom to which R 19 is bonded, and the carbon atom to which the oxygen atom and R 17 are bonded. The cyclic group is preferably a 4- to 7-membered ring, and more preferably a 4- to 6-membered ring. Specific examples of the cyclic group include a tetrahydropyranyl group and a tetrahydrofuranyl group.
構成単位(a1)としては、酸分解性基を有するものであれば他の構造は特に限定されず、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって酸分解性基を含む構成単位、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよく、ベンゼン環に結合した水素原子が、水酸基以外の置換基で置換されていてもよいヒドロキシスチレンから誘導される構成単位の水酸基の水素原子が酸解離性基または酸解離性基を含む置換基で置換されてなる構成単位、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよく、ナフタレン環に結合した水素原子が、水酸基以外の置換基で置換されていてもよいビニル(ヒドロキシナフタレン)から誘導される構成単位の水酸基の水素原子が酸解離性基または酸解離性基を含む置換基で置換されてなる構成単位などが挙げられる。 The structural unit (a1) is not particularly limited as long as it has an acid-decomposable group, and an acrylic ester in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent Is a structural unit derived from an acid-decomposable group, a hydrogen atom bonded to the α-position carbon atom may be substituted with a substituent, and a hydrogen atom bonded to the benzene ring is other than a hydroxyl group A structural unit obtained by substituting a hydrogen atom of a hydroxyl group of a structural unit derived from hydroxystyrene which may be substituted with a substituent of the above, with an acid dissociable group or a substituent containing an acid dissociable group, a carbon atom at the α-position A structural unit derived from vinyl (hydroxynaphthalene) in which the hydrogen atom bonded to the hydrogen atom may be substituted with a substituent, and the hydrogen atom bonded to the naphthalene ring may be substituted with a substituent other than a hydroxyl group A structural unit in which the hydrogen atom of the hydroxyl group is substituted with a substituent containing an acid dissociable group or an acid-dissociable group.
ここで、本明細書および本特許請求の範囲において、「アクリル酸エステルから誘導される構成単位」とは、アクリル酸エステルのエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「アクリル酸エステル」は、アクリル酸(CH2=CH−COOH)のカルボキシ基末端の水素原子が有機基で置換された化合物である。
アクリル酸エステルは、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。該α位の炭素原子に結合した水素原子を置換する置換基は、水素原子以外の原子又は基であり、たとえば炭素数1〜5のアルキル基、炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基等が挙げられる。なお、アクリル酸エステルのα位の炭素原子とは、特に断りがない限り、カルボニル基が結合している炭素原子のことである。
以下、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されたアクリル酸、アクリル酸エステルをそれぞれα置換アクリル酸、α置換アクリル酸エステルということがある。また、アクリル酸とα置換アクリル酸とを包括して「(α置換)アクリル酸」、アクリル酸エステルとα置換アクリル酸エステルとを包括して「(α置換)アクリル酸エステル」ということがある。
α置換アクリル酸エステルにおいて、α位の置換基としてのアルキル基は、直鎖状または分岐鎖状のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基等が挙げられる。
また、α位の置換基としてのハロゲン化アルキル基は、具体的には、上記「α位の置換基としてのアルキル基」の水素原子の一部または全部を、ハロゲン原子で置換した基が挙げられる。該ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、特にフッ素原子が好ましい。
α置換アクリル酸エステルのα位に結合しているのは、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基または炭素数1〜5のハロゲン化アルキル基が好ましく、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基または炭素数1〜5のフッ素化アルキル基がより好ましく、工業上の入手の容易さから、水素原子またはメチル基が最も好ましい。
Here, in the present specification and claims, the “structural unit derived from an acrylate ester” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of an acrylate ester.
“Acrylic acid ester” is a compound in which the hydrogen atom at the carboxy group terminal of acrylic acid (CH 2 ═CH—COOH) is substituted with an organic group.
In the acrylate ester, the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent. The substituent that replaces the hydrogen atom bonded to the α-position carbon atom is an atom or group other than a hydrogen atom, such as an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a hydroxy group. An alkyl group etc. are mentioned. The α-position carbon atom of the acrylate ester is a carbon atom to which a carbonyl group is bonded unless otherwise specified.
Hereinafter, acrylic acid and acrylic ester in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position is substituted with a substituent may be referred to as α-substituted acrylic acid and α-substituted acrylic ester, respectively. In addition, acrylic acid and α-substituted acrylic acid may be collectively referred to as “(α-substituted) acrylic acid”, and acrylic acid ester and α-substituted acrylic acid ester may be collectively referred to as “(α-substituted) acrylic acid ester”. .
In the α-substituted acrylate ester, the alkyl group as a substituent at the α-position is preferably a linear or branched alkyl group, specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, n- Examples thereof include a butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, and a neopentyl group.
Specific examples of the halogenated alkyl group as the substituent at the α-position include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the above-mentioned “alkyl group as the substituent at the α-position” are substituted with a halogen atom. It is done. Examples of the halogen atom include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is particularly preferable.
Bonded to the α-position of the α-substituted acrylate ester is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a halogenated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms. An alkyl group or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is more preferred, and a hydrogen atom or a methyl group is most preferred from the viewpoint of industrial availability.
「ヒドロキシスチレン若しくはヒドロキシスチレン誘導体から誘導される構成単位」とは、ヒドロキシスチレン若しくはヒドロキシスチレン誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「ヒドロキシスチレン誘導体」とは、ヒドロキシスチレンのα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたもの、並びにそれらの誘導体を含む概念とする。なお、α位(α位の炭素原子)とは、特に断りがない限り、ベンゼン環が結合している炭素原子のことをいう。
「ビニル安息香酸若しくはビニル安息香酸誘導体から誘導される構成単位」とは、ビニル安息香酸若しくはビニル安息香酸誘導体のエチレン性二重結合が開裂して構成される構成単位を意味する。
「ビニル安息香酸誘導体」とは、ビニル安息香酸のα位の水素原子がアルキル基、ハロゲン化アルキル基等の他の置換基に置換されたもの、並びにそれらの誘導体を含む概念とする。なお、α位(α位の炭素原子)とは、特に断りがない限り、ベンゼン環が結合している炭素原子のことをいう。
“A structural unit derived from hydroxystyrene or a hydroxystyrene derivative” means a structural unit formed by cleavage of an ethylenic double bond of hydroxystyrene or a hydroxystyrene derivative.
“Hydroxystyrene derivative” is a concept including those in which the hydrogen atom at the α-position of hydroxystyrene is substituted with another substituent such as an alkyl group or an alkyl halide group, and derivatives thereof. The α-position (α-position carbon atom) means a carbon atom to which a benzene ring is bonded unless otherwise specified.
The “structural unit derived from vinyl benzoic acid or a vinyl benzoic acid derivative” means a structural unit configured by cleavage of an ethylenic double bond of vinyl benzoic acid or a vinyl benzoic acid derivative.
The “vinyl benzoic acid derivative” is a concept including a compound in which the hydrogen atom at the α-position of vinyl benzoic acid is substituted with another substituent such as an alkyl group or an alkyl halide group, and derivatives thereof. The α-position (α-position carbon atom) means a carbon atom to which a benzene ring is bonded unless otherwise specified.
なかでも、構成単位(a1)としては、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であることが好ましく、具体的には、下記一般式(a1−0−1)で表される構成単位、下記一般式(a1−0−2)で表される構成単位等が挙げられる。 Among these, the structural unit (a1) is preferably a structural unit derived from an acrylate ester in which the hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent. , Structural units represented by the following general formula (a1-0-1), structural units represented by the following general formula (a1-0-2), and the like.
一般式(a1−0−1)において、Rのアルキル基、ハロゲン化アルキル基は、それぞれ、上記α置換アクリル酸エステルについての説明で、α位の炭素原子に結合してもよい置換基として挙げたアルキル基、ハロゲン化アルキル基と同様のものが挙げられる。Rとしては、水素原子、炭素数1〜5のアルキル基または炭素数1〜5のフッ素化アルキル基が好ましく、水素原子またはメチル基が最も好ましい。
X1は、酸解離性基であれば特に限定されることはなく、たとえば上述した第3級アルキルエステル型酸解離性基、アセタール型酸解離性基などを挙げることができ、第3級アルキルエステル型酸解離性基が好ましい。
一般式(a1−0−2)において、Rは上記と同様である。
X2は、式(a1−0−1)中のX1と同様である。
In general formula (a1-0-1), the alkyl group and the halogenated alkyl group of R are each exemplified as the substituent that may be bonded to the carbon atom at the α-position in the description of the α-substituted acrylate ester. And the same alkyl groups and halogenated alkyl groups. R is preferably a hydrogen atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a hydrogen atom or a methyl group.
X 1 is not particularly limited as long as it is an acid dissociable group, and examples thereof include the above-described tertiary alkyl ester type acid dissociable groups, acetal type acid dissociable groups, and the like. An ester type acid dissociable group is preferred.
In general formula (a1-0-2), R is the same as defined above.
X 2 is the same as X 1 in formula (a1-0-1).
Y2の2価の連結基としては、特に限定されないが、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基、ヘテロ原子を含む2価の連結基等が好適なものとして挙げられる。
炭化水素基が「置換基を有する」とは、該炭化水素基における水素原子の一部または全部が置換基(水素原子以外の基または原子)で置換されていることを意味する。
該炭化水素基は、脂肪族炭化水素基であってもよく芳香族炭化水素基であってもよい。
脂肪族炭化水素基は、芳香族性を持たない炭化水素基を意味する。
前記Y2における2価の炭化水素基としての脂肪族炭化水素基は、飽和であってもよく、不飽和であってもよく、通常は飽和であることが好ましい。
該脂肪族炭化水素基として、より具体的には、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基、構造中に環を含む脂肪族炭化水素基等が挙げられる。
Examples of the divalent linking group of Y 2, but are not limited to, divalent hydrocarbon group which may have a substituent group, and a divalent linking group containing a hetero atom as preferred.
The hydrocarbon group having “substituent” means that part or all of the hydrogen atoms in the hydrocarbon group are substituted with a substituent (a group or atom other than a hydrogen atom).
The hydrocarbon group may be an aliphatic hydrocarbon group or an aromatic hydrocarbon group.
An aliphatic hydrocarbon group means a hydrocarbon group having no aromaticity.
The aliphatic hydrocarbon group as the divalent hydrocarbon group in Y 2 may be saturated or unsaturated, and is usually preferably saturated.
More specific examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, an aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure, and the like.
前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜6がより好ましく、1〜4がさらに好ましく、1〜3が最も好ましい。
直鎖状の脂肪族炭化水素基としては、直鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、メチレン基[−CH2−]、エチレン基[−(CH2)2−]、トリメチレン基[−(CH2)3−]、テトラメチレン基[−(CH2)4−]、ペンタメチレン基[−(CH2)5−]等が挙げられる。
分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては、分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、具体的には、−CH(CH3)−、−CH(CH2CH3)−、−C(CH3)2−、−C(CH3)(CH2CH3)−、−C(CH3)(CH2CH2CH3)−、−C(CH2CH3)2−等のアルキルメチレン基;−CH(CH3)CH2−、−CH(CH3)CH(CH3)−、−C(CH3)2CH2−、−CH(CH2CH3)CH2−、−C(CH2CH3)2−CH2−等のアルキルエチレン基;−CH(CH3)CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2−等のアルキルトリメチレン基;−CH(CH3)CH2CH2CH2−、−CH2CH(CH3)CH2CH2−等のアルキルテトラメチレン基などのアルキルアルキレン基等が挙げられる。アルキルアルキレン基におけるアルキル基としては、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基が好ましい。
前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基は、置換基を有していてもよく、有していなくてもよい。該置換基としては、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
The linear or branched aliphatic hydrocarbon group preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 6, more preferably 1 to 4, and most preferably 1 to 3.
As the linear aliphatic hydrocarbon group, a linear alkylene group is preferable. Specifically, a methylene group [—CH 2 —], an ethylene group [— (CH 2 ) 2 —], a trimethylene group [ — (CH 2 ) 3 —], tetramethylene group [— (CH 2 ) 4 —], pentamethylene group [— (CH 2 ) 5 —] and the like can be mentioned.
As the branched aliphatic hydrocarbon group, a branched alkylene group is preferred, and specifically, —CH (CH 3 ) —, —CH (CH 2 CH 3 ) —, —C (CH 3 ). 2 -, - C (CH 3 ) (CH 2 CH 3) -, - C (CH 3) (CH 2 CH 2 CH 3) -, - C (CH 2 CH 3) 2 - ; alkylethylene groups such as - CH (CH 3) CH 2 - , - CH (CH 3) CH (CH 3) -, - C (CH 3) 2 CH 2 -, - CH (CH 2 CH 3) CH 2 -, - C (CH 2 CH 3) 2 -CH 2 - alkyl groups such as; -CH (CH 3) CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH (CH 3) CH 2 - alkyl trimethylene groups such as; -CH (CH 3) CH 2 CH 2 CH 2 -, - CH 2 CH (CH 3) CH 2 CH 2 - And the like alkyl alkylene group such as an alkyl tetramethylene group of. The alkyl group in the alkyl alkylene group is preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
The linear or branched aliphatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. Examples of the substituent include a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, an oxygen atom (= O), and the like.
前記構造中に環を含む脂肪族炭化水素基としては、脂環式炭化水素基(脂肪族炭化水素環から水素原子を2個除いた基)、脂環式炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の末端に結合した基、脂環式炭化水素基が直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基の途中に介在する基などが挙げられる。前記直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基としては前記と同様のものが挙げられる。
前記脂環式炭化水素基は、炭素数が3〜20であることが好ましく、3〜12であることがより好ましい。
前記脂環式炭化水素基は、多環式であってもよく、単環式であってもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、モノシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましい。該モノシクロアルカンとしては炭素数3〜6のものが好ましく、具体的にはシクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。多環式の脂環式炭化水素基としては、ポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとしては炭素数7〜12のものが好ましく、具体的にはアダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
前記脂環式炭化水素基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。置換基としては、炭素数1〜5のアルキル基、フッ素原子、フッ素原子で置換された炭素数1〜5のフッ素化アルキル基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
Examples of the aliphatic hydrocarbon group containing a ring in the structure include an alicyclic hydrocarbon group (a group obtained by removing two hydrogen atoms from an aliphatic hydrocarbon ring), and an alicyclic hydrocarbon group that is linear or branched. Examples thereof include a group bonded to the end of a chain aliphatic hydrocarbon group and a group in which an alicyclic hydrocarbon group is interposed in the middle of a linear or branched aliphatic hydrocarbon group. Examples of the linear or branched aliphatic hydrocarbon group include those described above.
The alicyclic hydrocarbon group preferably has 3 to 20 carbon atoms, and more preferably 3 to 12 carbon atoms.
The alicyclic hydrocarbon group may be polycyclic or monocyclic. The monocyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from a monocycloalkane. The monocycloalkane preferably has 3 to 6 carbon atoms, and specific examples thereof include cyclopentane and cyclohexane. The polycyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group obtained by removing two hydrogen atoms from a polycycloalkane, and the polycycloalkane preferably has 7 to 12 carbon atoms, specifically adamantane. , Norbornane, isobornane, tricyclodecane, tetracyclododecane and the like.
The alicyclic hydrocarbon group may or may not have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, a fluorine atom, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms substituted with a fluorine atom, and an oxygen atom (= O).
芳香族炭化水素基は、芳香環を有する炭化水素基である。
前記Y2における2価の炭化水素基としての芳香族炭化水素基は、炭素数が3〜30であることが好ましく、5〜30であることがより好ましく、5〜20がさらに好ましく、6〜15が特に好ましく、6〜10が最も好ましい。ただし、該炭素数には、置換基における炭素数を含まないものとする。
芳香族炭化水素基が有する芳香環として具体的には、ベンゼン、ビフェニル、フルオレン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン等の芳香族炭化水素環;前記芳香族炭化水素環を構成する炭素原子の一部がヘテロ原子で置換された芳香族複素環;等が挙げられる。芳香族複素環におけるヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
該芳香族炭化水素基として具体的には、前記芳香族炭化水素環から水素原子を2つ除いた基(アリーレン基);前記芳香族炭化水素環から水素原子を1つ除いた基(アリール基)の水素原子の1つがアルキレン基で置換された基(たとえば、ベンジル基、フェネチル基、1−ナフチルメチル基、2−ナフチルメチル基、1−ナフチルエチル基、2−ナフチルエチル基等のアリールアルキル基におけるアリール基から水素原子をさらに1つ除いた基);等が挙げられる。前記アルキレン基(アリールアルキル基中のアルキル鎖)の炭素数は、1〜4であることが好ましく、1〜2であることがより好ましく、1であることが特に好ましい。
前記芳香族炭化水素基は、置換基を有していてもよいし、有していなくてもよい。たとえば当該芳香族炭化水素基が有する芳香族炭化水素環に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよい。該置換基としては、たとえば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、酸素原子(=O)等が挙げられる。
前記置換基としてのアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることが最も好ましい。
前記置換基としてのアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
前記芳香族炭化水素基の置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
前記置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、前記アルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
The aromatic hydrocarbon group is a hydrocarbon group having an aromatic ring.
The aromatic hydrocarbon group as the divalent hydrocarbon group in Y 2 preferably has 3 to 30 carbon atoms, more preferably 5 to 30 carbon atoms, still more preferably 5 to 20 carbon atoms, and 6 to 6 carbon atoms. 15 is particularly preferable, and 6 to 10 is most preferable. However, the carbon number does not include the carbon number in the substituent.
Specific examples of the aromatic ring possessed by the aromatic hydrocarbon group include aromatic hydrocarbon rings such as benzene, biphenyl, fluorene, naphthalene, anthracene, and phenanthrene; some of the carbon atoms constituting the aromatic hydrocarbon ring are heterogeneous. Aromatic heterocycles substituted with atoms; and the like. Examples of the hetero atom in the aromatic heterocyclic ring include an oxygen atom, a sulfur atom, and a nitrogen atom.
Specifically, the aromatic hydrocarbon group is a group obtained by removing two hydrogen atoms from the aromatic hydrocarbon ring (arylene group); a group obtained by removing one hydrogen atom from the aromatic hydrocarbon ring (aryl group) ) In which one of the hydrogen atoms is substituted with an alkylene group (for example, arylalkyl such as benzyl, phenethyl, 1-naphthylmethyl, 2-naphthylmethyl, 1-naphthylethyl, 2-naphthylethyl, etc.) Group obtained by further removing one hydrogen atom from the aryl group in the group); and the like. The alkylene group (alkyl chain in the arylalkyl group) preferably has 1 to 4 carbon atoms, more preferably 1 to 2 carbon atoms, and particularly preferably 1 carbon atom.
The aromatic hydrocarbon group may or may not have a substituent. For example, a hydrogen atom bonded to the aromatic hydrocarbon ring of the aromatic hydrocarbon group may be substituted with a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, and an oxygen atom (═O).
The alkyl group as the substituent is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group.
The alkoxy group as the substituent is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group or a tert-butoxy group. Most preferred is an ethoxy group.
Examples of the halogen atom as a substituent for the aromatic hydrocarbon group include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
Examples of the halogenated alkyl group as the substituent include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group have been substituted with the halogen atoms.
前記Y2の「ヘテロ原子を含む2価の連結基」におけるヘテロ原子とは、炭素原子および水素原子以外の原子であり、たとえば酸素原子、窒素原子、硫黄原子、ハロゲン原子等が挙げられる。
ヘテロ原子を含む2価の連結基としては、−O−、−C(=O)−O−、−C(=O)−、−O−C(=O)−O−、−C(=O)−NH−、−NH−(Hはアルキル基、アシル基等の置換基で置換されていてもよい。)、−S−、−S(=O)2−、−S(=O)2−O−、−NH−C(=O)−、=N−、一般式−Y21−O−Y22−、−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−または−Y21−O−C(=O)−Y22−で表される基[式中、Y21およびY22はそれぞれ独立して置換基を有していてもよい2価の炭化水素基であり、Oは酸素原子であり、m’は0〜3の整数である。]等が挙げられる。
Y2が−NH−の場合、そのHはアルキル基、アリール基(芳香族基)等の置換基で置換されていてもよい。該置換基(アルキル基、アリール基等)は、炭素数が1〜10であることが好ましく、1〜8であることがさらに好ましく、1〜5であることが特に好ましい。
式−Y21−O−Y22−、−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−又は−Y21−O−C(=O)−Y22−中、Y21及びY22は、それぞれ独立して、置換基を有していてもよい2価の炭化水素基である。該2価の炭化水素基としては、前記でY2における「置換基を有していてもよい2価の炭化水素基」として挙げたものと同様のものが挙げられる。
Y21としては、直鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、直鎖状のアルキレン基がより好ましく、炭素数1〜5の直鎖状のアルキレン基がさらに好ましく、メチレン基またはエチレン基が特に好ましい。
Y22としては、直鎖状または分岐鎖状の脂肪族炭化水素基が好ましく、メチレン基、エチレン基またはアルキルメチレン基がより好ましい。該アルキルメチレン基におけるアルキル基は、炭素数1〜5の直鎖状のアルキル基が好ましく、炭素数1〜3の直鎖状のアルキル基が好ましく、メチル基が最も好ましい。
式−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−で表される基において、m’は0〜3の整数であり、0〜2の整数であることが好ましく、0または1がより好ましく、1が特に好ましい。つまり、式−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−で表される基としては、式−Y21−C(=O)−O−Y22−で表される基が特に好ましい。なかでも、式−(CH2)a’−C(=O)−O−(CH2)b’−で表される基が好ましい。該式中、a’は、1〜10の整数であり、1〜8の整数が好ましく、1〜5の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が最も好ましい。b’は、1〜10の整数であり、1〜8の整数が好ましく、1〜5の整数がより好ましく、1または2がさらに好ましく、1が最も好ましい。
ヘテロ原子を含む2価の連結基としては、ヘテロ原子として酸素原子を有する直鎖状の基、例えばエーテル結合またはエステル結合を含む基、が好ましく、前記式−Y21−O−Y22−、−[Y21−C(=O)−O]m’−Y22−または−Y21−O−C(=O)−Y22−で表される基がより好ましい。
The hetero atom in the “divalent linking group containing a hetero atom” of Y 2 is an atom other than a carbon atom and a hydrogen atom, and examples thereof include an oxygen atom, a nitrogen atom, a sulfur atom, and a halogen atom.
As the divalent linking group containing a hetero atom, —O—, —C (═O) —O—, —C (═O) —, —O—C (═O) —O—, —C (= O) —NH—, —NH— (H may be substituted with a substituent such as an alkyl group, an acyl group, etc.), —S—, —S (═O) 2 —, —S (═O) 2 -O -, - NH-C (= O) -, = N-, the formula -Y 21 -O-Y 22 -, - [Y 21 -C (= O) -O] m '-Y 22 - Or a group represented by —Y 21 —O—C (═O) —Y 22 —, wherein Y 21 and Y 22 are each independently a divalent hydrocarbon group optionally having a substituent. O is an oxygen atom, and m ′ is an integer of 0 to 3. ] Etc. are mentioned.
When Y 2 is —NH—, H may be substituted with a substituent such as an alkyl group or an aryl group (aromatic group). The substituent (alkyl group, aryl group, etc.) preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 8 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 5 carbon atoms.
Formula -Y 21 -O-Y 22 -, - [Y 21 -C (= O) -O] m '-Y 22 - or -Y 21 -O-C (= O ) -Y 22 - In, Y 21 And Y 22 are each independently a divalent hydrocarbon group which may have a substituent. Examples of the divalent hydrocarbon group include the same groups as those described above as the “divalent hydrocarbon group which may have a substituent” for Y 2 .
Y 21 is preferably a linear aliphatic hydrocarbon group, more preferably a linear alkylene group, still more preferably a linear alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably a methylene group or an ethylene group. preferable.
Y 22 is preferably a linear or branched aliphatic hydrocarbon group, and more preferably a methylene group, an ethylene group or an alkylmethylene group. The alkyl group in the alkylmethylene group is preferably a linear alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, more preferably a linear alkyl group having 1 to 3 carbon atoms, and most preferably a methyl group.
In the group represented by the formula — [Y 21 —C (═O) —O] m ′ —Y 22 —, m ′ is an integer of 0 to 3, preferably an integer of 0 to 2, Or 1 is more preferable, and 1 is particularly preferable. That is, the group represented by the formula — [Y 21 —C (═O) —O] m ′ —Y 22 — is represented by the formula —Y 21 —C (═O) —O—Y 22 —. The group is particularly preferred. Among these, a group represented by the formula — (CH 2 ) a ′ —C (═O) —O— (CH 2 ) b ′ — is preferable. In the formula, a ′ is an integer of 1 to 10, preferably an integer of 1 to 8, more preferably an integer of 1 to 5, further preferably 1 or 2, and most preferably 1. b ′ is an integer of 1 to 10, preferably an integer of 1 to 8, more preferably an integer of 1 to 5, more preferably 1 or 2, and most preferably 1.
Examples of the divalent linking group containing a hetero atom, a linear group containing an oxygen atom as a hetero atom, for example, a group containing an ether bond or an ester bond, are preferred, the formula -Y 21 -O-Y 22 -, A group represented by — [Y 21 —C (═O) —O] m ′ —Y 22 — or —Y 21 —O—C (═O) —Y 22 — is more preferable.
上記のなかでも、Y2の2価の連結基としては、特に、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、2価の脂環式炭化水素基、又はヘテロ原子を含む2価の連結基が好ましい。これらの中でも、直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキレン基、又はヘテロ原子を含む2価の連結基が好ましい。 Among these, as the divalent linking group for Y 2 , in particular, a linear or branched alkylene group, a divalent alicyclic hydrocarbon group, or a divalent linking group containing a hetero atom is included. preferable. Among these, a linear or branched alkylene group or a divalent linking group containing a hetero atom is preferable.
構成単位(a1)として、より具体的には、下記一般式(a1−1)〜(a1−4)で表される構成単位が挙げられる。 More specifically, examples of the structural unit (a1) include structural units represented by the following general formulas (a1-1) to (a1-4).
式中、X’は、前記第3級アルキルエステル型酸解離性基と同様のものが挙げられる。
R1’、R2’、n、Yとしては、それぞれ、上述の「アセタール型酸解離性基」の説明において挙げた一般式(p1)におけるR1’、R2’、n、Yと同様のものが挙げられる。
Y2としては、上述の一般式(a1−0−2)におけるY2と同様のものが挙げられる。
以下に、上記一般式(a1−1)〜(a1−4)で表される構成単位の具体例を示す。
以下の各式中、Rαは、水素原子、メチル基またはトリフルオロメチル基を示す。
In the formula, X ′ is the same as the tertiary alkyl ester-type acid dissociable group.
R 1 ', R 2', n, as the Y, respectively, R 1 in the general formula listed in the description of "acetal-type acid dissociable group" described above (p1) ', R 2' , n, similarly to the Y Can be mentioned.
The Y 2, the same groups as those described above for Y 2 in the general formula (a1-0-2).
Specific examples of the structural units represented by the general formulas (a1-1) to (a1-4) are shown below.
In the following formulas, R α represents a hydrogen atom, a methyl group or a trifluoromethyl group.
本発明において、構成単位(a1)としては、前記式(a1−1−16)〜(a1−1−23)、(a1−1−27)、(a1−1−31)〜(a1−1−33)、(a1−1−38)、(a1−1−39)で表される構成単位、前記式(a1−1)中のX’における脂肪族単環式基上に第三級炭素原子を有する構成単位;前記式(a1−1−26)、(a1−1−28)〜(a1−1−30)で表される構成単位、前記式(a1−1)中のX’における脂肪族環式基上の炭素原子が第三級炭素原子となりかつ第三級炭素原子を構成する炭素原子が分岐鎖状のアルキル基と結合している構成単位;前記式(a1−1−1)〜(a1−1−3)、(a1−1−7)〜(a1−1−15)で表される構成単位、前記式(a1−1)中のX’における脂肪族多環式基上に第三級炭素原子を有する構製単位;前記式(a1−3−25)〜(a1−3−32)で表される構成単位、の各群から選択される少なくとも1種を用いることが好ましい。 In the present invention, as the structural unit (a1), the above formulas (a1-1-16) to (a1-1-23), (a1-1-27), (a1-1-31) to (a1-1) -33), (a1-1-38), structural units represented by (a1-1-39), tertiary carbon on the aliphatic monocyclic group in X ′ in the formula (a1-1) A structural unit having an atom; structural units represented by the formulas (a1-1-26) and (a1-1-28) to (a1-1-30), and X ′ in the formula (a1-1) A structural unit in which the carbon atom on the aliphatic cyclic group is a tertiary carbon atom, and the carbon atom constituting the tertiary carbon atom is bonded to a branched alkyl group; ) To (a1-1-3), (a1-1-7) to (a1-1-15), a structural unit represented by X ′ in the formula (a1-1). A structural unit having a tertiary carbon atom on the aliphatic polycyclic group; selected from each group of structural units represented by the formulas (a1-3-25) to (a1-3-32) It is preferable to use at least one kind.
また、構成単位(a1)としては、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよく、ベンゼン環に結合した水素原子が、水酸基以外の置換基で置換されていてもよいヒドロキシスチレンから誘導される構成単位の水酸基の水素原子が酸解離性基または酸解離性基を含む置換基で置換されてなる構成単位、も挙げられる。
「ヒドロキシスチレン」は、ベンゼン環に、1つのビニル基と、少なくとも1つの水酸基とが結合した化合物である。ベンゼン環に結合する水酸基の数は、1〜3が好ましく、1が特に好ましい。ベンゼン環における水酸基の結合位置は特に限定されない。水酸基の数が1つである場合は、ビニル基の結合位置のパラ位が好ましい。水酸基の数が2以上の整数である場合は、任意の結合位置を組み合わせることができる。
水酸基の水素原子を置換する酸解離性基としては、前記と同様のものが挙げられ、第3級アルキルエステル型酸解離性基またはアセタール型酸解離性基が好ましく、アセタール型酸解離性基がより好ましい。
酸解離性基を含む置換基としては、酸解離性基と2価の連結基とから構成される基が挙げられる。2価の連結基としては、前記式(I)中のQ2における2価の連結基と同様のものが挙げられ、特に、酸解離性基側の末端構造がカルボニルオキシ基である基が好ましい。この場合、該カルボニルオキシ基の酸素原子(−O−)に酸解離性基が結合していることが好ましい。
酸解離性基を含む置換基としては、R11’−O−C(=O)−で表される基、R11’−O−C(=O)−R12’−で表される基が好ましい。式中、R11’は酸解離性基であり、R12’は直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基である。
R11’における酸解離性基は、第3級アルキルエステル型酸解離性基またはアセタール型酸解離性基が好ましく、第3級アルキルエステル型酸解離性基がより好ましい。該第3級アルキルエステル型酸解離性基の好ましい例として、前述した−C(R71)(R72)(R73)で表される脂肪族分岐鎖状酸解離性基、式(1−1)〜(1−9)で表される基、式(2−1)〜(2−6)で表される基等が挙げられる。
R12’におけるアルキレン基としては、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、1,1−ジメチルエチレン基などが挙げられる。R12’としては、直鎖状のアルキレン基が好ましい。
As the structural unit (a1), a hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent, and a hydrogen atom bonded to the benzene ring is substituted with a substituent other than a hydroxyl group. Further, a structural unit in which a hydrogen atom of a hydroxyl group of a structural unit derived from hydroxystyrene is substituted with an acid-dissociable group or a substituent containing an acid-dissociable group is also included.
“Hydroxystyrene” is a compound in which one vinyl group and at least one hydroxyl group are bonded to a benzene ring. 1-3 are preferable and, as for the number of the hydroxyl groups couple | bonded with a benzene ring, 1 is especially preferable. The bonding position of the hydroxyl group in the benzene ring is not particularly limited. When the number of hydroxyl groups is one, the para position of the bonding position of the vinyl group is preferable. When the number of hydroxyl groups is an integer of 2 or more, any bonding position can be combined.
Examples of the acid dissociable group for substituting the hydrogen atom of the hydroxyl group include the same groups as those described above, preferably a tertiary alkyl ester type acid dissociable group or an acetal type acid dissociable group, and an acetal type acid dissociable group is More preferred.
Examples of the substituent containing an acid dissociable group include a group composed of an acid dissociable group and a divalent linking group. Examples of the divalent linking group include those similar to the divalent linking group for Q 2 in the formula (I), and a group in which the terminal structure on the acid dissociable group side is a carbonyloxy group is particularly preferable. . In this case, it is preferable that an acid dissociable group is bonded to the oxygen atom (—O—) of the carbonyloxy group.
Examples of the substituent containing an acid dissociable group include a group represented by R 11 ′ —O—C (═O) — and a group represented by R 11 ′ —O—C (═O) —R 12 ′ —. Is preferred. In the formula, R 11 ′ is an acid dissociable group, and R 12 ′ is a linear or branched alkylene group.
The acid dissociable group for R 11 ′ is preferably a tertiary alkyl ester type acid dissociable group or an acetal type acid dissociable group, more preferably a tertiary alkyl ester type acid dissociable group. As a preferable example of the tertiary alkyl ester type acid dissociable group, the aliphatic branched acid dissociable group represented by the above-described —C (R 71 ) (R 72 ) (R 73 ), the formula (1- Examples include groups represented by 1) to (1-9), groups represented by formulas (2-1) to (2-6), and the like.
Examples of the alkylene group for R 12 ′ include a methylene group, an ethylene group, a trimethylene group, a tetramethylene group, and a 1,1-dimethylethylene group. R 12 ′ is preferably a linear alkylene group.
また、構成単位(a1)としては、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよく、ナフタレン環に結合した水素原子が、水酸基以外の置換基で置換されていてもよいビニル(ヒドロキシナフタレン)から誘導される構成単位の水酸基の水素原子が酸解離性基または酸解離性基を含む置換基で置換されてなる構成単位、も挙げられる。
「ビニル(ヒドロキシナフタレン)」は、ナフタレン環に、1つのビニル基と、少なくとも1つの水酸基とが結合した化合物である。ビニル基は、ナフタレン環の1位に結合していてもよく、2位に結合していてもよい。ナフタレン環に結合する水酸基の数は、1〜3が好ましく、1が特に好ましい。ナフタレン環における水酸基の結合位置は特に限定されない。ナフタレン環の1位または2位にビニル基が結合している場合、ナフタレン環の5〜8位のいずれかが好ましい。特に、水酸基の数が1つである場合は、ナフタレン環の5〜7位のいずれかが好ましく、5または6位が好ましい。水酸基の数が2以上の整数である場合は、任意の結合位置を組み合わせることができる。
水酸基の水素原子を置換する酸解離性基、酸解離性基を含む置換基としては、それぞれ、前記のヒドロキシスチレンから誘導される構成単位の水酸基の水素原子を置換する酸解離性基、酸解離性基を含む置換基と同様のものが挙げられる。
As the structural unit (a1), a hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent, and a hydrogen atom bonded to the naphthalene ring is substituted with a substituent other than a hydroxyl group. And a structural unit in which a hydrogen atom of a hydroxyl group of a structural unit derived from vinyl (hydroxynaphthalene) is substituted with an acid-dissociable group or a substituent containing an acid-dissociable group.
“Vinyl (hydroxynaphthalene)” is a compound in which one vinyl group and at least one hydroxyl group are bonded to a naphthalene ring. The vinyl group may be bonded to the 1-position of the naphthalene ring or may be bonded to the 2-position. 1-3 are preferable and, as for the number of the hydroxyl groups couple | bonded with a naphthalene ring, 1 is especially preferable. The bonding position of the hydroxyl group in the naphthalene ring is not particularly limited. In the case where a vinyl group is bonded to the 1-position or 2-position of the naphthalene ring, any one of the 5- to 8-positions of the naphthalene ring is preferable. In particular, when the number of hydroxyl groups is one, any one of 5 to 7 positions of the naphthalene ring is preferable, and 5 or 6 positions are preferable. When the number of hydroxyl groups is an integer of 2 or more, any bonding position can be combined.
Examples of the acid dissociable group for substituting the hydrogen atom of the hydroxyl group and the substituent containing the acid dissociable group include an acid dissociable group for substituting the hydrogen atom of the hydroxyl group of the structural unit derived from hydroxystyrene, and acid dissociation, respectively. Examples thereof include the same substituents containing a functional group.
(A1)成分が含有する構成単位(a1)は1種であってもよく2種以上であってもよい。
(A1)成分中、構成単位(a1)の割合は、(A1)成分を構成する全構成単位の合計に対し、15〜70モル%が好ましく、15〜60モル%がより好ましく、20〜55モル%がさらに好ましい。
構成単位(a1)の割合を下限値以上とすることによって、レジスト組成物とした際に容易にパターンを得ることができ、感度、解像性、ラフネス等のリソグラフィー特性も向上する。また、上限値以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとりやすくなる。
As the structural unit (a1) contained in the component (A1), 1 type of structural unit may be used, or 2 or more types may be used.
In the component (A1), the proportion of the structural unit (a1) is preferably 15 to 70 mol%, more preferably 15 to 60 mol%, with respect to the total of all structural units constituting the component (A1). More preferred is mol%.
By setting the proportion of the structural unit (a1) to the lower limit value or more, a pattern can be easily obtained when a resist composition is formed, and lithography properties such as sensitivity, resolution, and roughness are also improved. Moreover, it becomes easy to balance with another structural unit by setting it as an upper limit or less.
[構成単位(a2)]
(A1)成分は、構成単位(a1)に加えて、−SO2−含有環式基またはラクトン含有環式基を含む構成単位(a2)をさらに有することが好ましい。
構成単位(a2)の−SO2−含有環式基またはラクトン環式基は、(A1)成分をレジスト膜の形成に用いた場合に、レジスト膜の基板への密着性を高めうえで有効なものである。また、アルカリ現像液等の水を含有する現像液との親和性が向上する点で、アルカリ現像プロセスにおいて有効である。
[Structural unit (a2)]
The component (A1) preferably further has a structural unit (a2) containing a —SO 2 — containing cyclic group or a lactone-containing cyclic group in addition to the structural unit (a1).
The —SO 2 — containing cyclic group or lactone cyclic group of the structural unit (a2) is effective for enhancing the adhesion of the resist film to the substrate when the component (A1) is used for forming the resist film. Is. Moreover, it is effective in the alkali development process in that the affinity with a developer containing water such as an alkali developer is improved.
・−SO2−含有環式基
ここで、「−SO2−含有環式基」とは、その環骨格中に−SO2−を含む環を含有する環式基を示し、具体的には、−SO2−における硫黄原子(S)が環式基の環骨格の一部を形成する環式基である。その環骨格中に−SO2−を含む環をひとつ目の環として数え、該環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。−SO2−含有環式基は、単環式であってもよく、多環式であってもよい。
−SO2−含有環式基は、特に、その環骨格中に−O−SO2−を含む環式基、すなわち−O−SO2−中の−O−S−が環骨格の一部を形成するスルトン(sultone)環を含有する環式基であることが好ましい。
−SO2−含有環式基は、炭素数が3〜30であることが好ましく、4〜20であることがより好ましく、4〜15であることがさらに好ましく、4〜12であることが特に好ましい。ただし、該炭素数は環骨格を構成する炭素原子の数であり、置換基における炭素数を含まないものとする。
−SO2−含有環式基は、−SO2−含有脂肪族環式基であってもよく、−SO2−含有芳香族環式基であってもよい。好ましくは−SO2−含有脂肪族環式基である。
−SO2−含有脂肪族環式基としては、その環骨格を構成する炭素原子の一部が−SO2−または−O−SO2−で置換された脂肪族炭化水素環から水素原子を少なくとも1つ除いた基が挙げられる。より具体的には、その環骨格を構成する−CH2−が−SO2−で置換された脂肪族炭化水素環から水素原子を少なくとも1つ除いた基、その環を構成する−CH2−CH2−が−O−SO2−で置換された脂肪族炭化水素環から水素原子を少なくとも1つ除いた基等が挙げられる。
該脂環式炭化水素環は、炭素数が3〜20であることが好ましく、3〜12であることがより好ましい。
該脂環式炭化水素環は、多環式であってもよく、単環式であってもよい。単環式の脂環式炭化水素基としては、炭素数3〜6のモノシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましく、該モノシクロアルカンとしてはシクロペンタン、シクロヘキサン等が例示できる。多環式の脂環式炭化水素環としては、炭素数7〜12のポリシクロアルカンから2個の水素原子を除いた基が好ましく、該ポリシクロアルカンとして具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
· -SO 2 -, where-containing cyclic group, "- SO 2 - containing cyclic group" is a, -SO 2 - within the ring skeleton thereof shows a cyclic group containing a ring containing, specifically, , —SO 2 — is a cyclic group in which the sulfur atom (S) forms part of the cyclic skeleton of the cyclic group. The ring containing —SO 2 — in the ring skeleton is counted as the first ring, and when it is only the ring, it is a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is a polycyclic group regardless of the structure. Called. The —SO 2 — containing cyclic group may be monocyclic or polycyclic.
The —SO 2 — containing cyclic group is particularly a cyclic group containing —O—SO 2 — in its ring skeleton, that is, —O—S— in —O—SO 2 — represents a part of the ring skeleton. A cyclic group containing a sultone ring to be formed is preferable.
The —SO 2 — containing cyclic group preferably has 3 to 30 carbon atoms, more preferably 4 to 20 carbon atoms, still more preferably 4 to 15 carbon atoms, and particularly preferably 4 to 12 carbon atoms. preferable. However, the carbon number is the number of carbon atoms constituting the ring skeleton, and does not include the carbon number in the substituent.
The —SO 2 — containing cyclic group may be an —SO 2 — containing aliphatic cyclic group or an —SO 2 — containing aromatic cyclic group. Preferably -SO 2 - containing aliphatic cyclic group.
The —SO 2 -containing aliphatic cyclic group includes at least a hydrogen atom from an aliphatic hydrocarbon ring in which a part of carbon atoms constituting the ring skeleton is substituted with —SO 2 — or —O—SO 2 —. One group is excluded. More specifically, a group obtained by removing at least one hydrogen atom from an aliphatic hydrocarbon ring in which —CH 2 — constituting the ring skeleton is substituted with —SO 2 —, —CH 2 — constituting the ring And a group obtained by removing at least one hydrogen atom from an aliphatic hydrocarbon ring in which CH 2 — is substituted with —O—SO 2 —.
The alicyclic hydrocarbon ring preferably has 3 to 20 carbon atoms, and more preferably 3 to 12 carbon atoms.
The alicyclic hydrocarbon ring may be polycyclic or monocyclic. The monocyclic alicyclic hydrocarbon group is preferably a group in which two hydrogen atoms are removed from a monocycloalkane having 3 to 6 carbon atoms. Examples of the monocycloalkane include cyclopentane and cyclohexane. As the polycyclic alicyclic hydrocarbon ring, a group in which two hydrogen atoms are removed from a polycycloalkane having 7 to 12 carbon atoms is preferable. Specific examples of the polycycloalkane include adamantane, norbornane, isobornane. , Tricyclodecane, tetracyclododecane and the like.
−SO2−含有環式基は、置換基を有していてもよい。該置換基としては、たとえばアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、酸素原子(=O)、−COOR”、−OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基、シアノ基等が挙げられる。
該置換基としてのアルキル基としては、炭素数1〜6のアルキル基が好ましい。該アルキル基は、直鎖状または分岐鎖状であることが好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ペンチル基、イソペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基等が挙げられる。これらの中でも、メチル基またはエチル基が好ましく、メチル基が特に好ましい。
該置換基としてのアルコキシ基としては、炭素数1〜6のアルコキシ基が好ましい。該アルコキシ基は、直鎖状または分岐鎖状であることが好ましい。具体的には、前記置換基としてのアルキル基として挙げたアルキル基に酸素原子(−O−)に結合した基が挙げられる。
該置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
該置換基のハロゲン化アルキル基としては、前記アルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
該置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、前記置換基としてのアルキル基として挙げたアルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。該ハロゲン化アルキル基としてはフッ素化アルキル基が好ましく、特にパーフルオロアルキル基が好ましい。
前記−COOR”、−OC(=O)R”におけるR”は、いずれも、水素原子または炭素数1〜15の直鎖状、分岐鎖状もしくは環状のアルキル基である。
R”が直鎖状もしくは分岐鎖状のアルキル基の場合は、炭素数1〜10であることが好ましく、炭素数1〜5であることがさらに好ましく、メチル基またはエチル基であることが特に好ましい。
R”が環状のアルキル基の場合は、炭素数3〜15であることが好ましく、炭素数4〜12であることがさらに好ましく、炭素数5〜10が最も好ましい。具体的には、フッ素原子またはフッ素化アルキル基で置換されていてもよいし、されていなくてもよいモノシクロアルカンや、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。より具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等のモノシクロアルカンや、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。
該置換基としてのヒドロキシアルキル基としては、炭素数が1〜6であるものが好ましく、具体的には、前記置換基としてのアルキル基として挙げたアルキル基の水素原子の少なくとも1つが水酸基で置換された基が挙げられる。
−SO2−含有環式基として、より具体的には、下記一般式(3−1)〜(3−4)で表される基が挙げられる。
The —SO 2 — containing cyclic group may have a substituent. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, an oxygen atom (═O), —COOR ″, —OC (═O) R ″, a hydroxyalkyl group, a cyano group, and the like. Is mentioned.
The alkyl group as the substituent is preferably an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. The alkyl group is preferably linear or branched. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, an isopentyl group, a neopentyl group, and a hexyl group. Among these, a methyl group or an ethyl group is preferable, and a methyl group is particularly preferable.
The alkoxy group as the substituent is preferably an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. The alkoxy group is preferably linear or branched. Specifically, the group couple | bonded with the oxygen atom (-O-) to the alkyl group quoted as the alkyl group as the said substituent is mentioned.
Examples of the halogen atom as the substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
Examples of the halogenated alkyl group for the substituent include groups in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group have been substituted with the halogen atoms.
Examples of the halogenated alkyl group as the substituent include a group in which part or all of the hydrogen atoms of the alkyl group mentioned as the alkyl group as the substituent are substituted with the halogen atom. As the halogenated alkyl group, a fluorinated alkyl group is preferable, and a perfluoroalkyl group is particularly preferable.
R ″ in —COOR ″ and —OC (═O) R ″ is a hydrogen atom or a linear, branched or cyclic alkyl group having 1 to 15 carbon atoms.
When R ″ is a linear or branched alkyl group, it preferably has 1 to 10 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably a methyl group or an ethyl group. preferable.
When R ″ is a cyclic alkyl group, it preferably has 3 to 15 carbon atoms, more preferably 4 to 12 carbon atoms, and most preferably 5 to 10 carbon atoms. Specifically, a fluorine atom Alternatively, one or more hydrogen atoms are removed from a polycycloalkane such as a monocycloalkane, bicycloalkane, tricycloalkane, or tetracycloalkane, which may or may not be substituted with a fluorinated alkyl group. More specifically, one or more hydrogen atoms are removed from a monocycloalkane such as cyclopentane or cyclohexane, or a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, or tetracyclododecane. Group.
The hydroxyalkyl group as the substituent is preferably one having 1 to 6 carbon atoms. Specifically, at least one of the hydrogen atoms of the alkyl group mentioned as the alkyl group as the substituent is substituted with a hydroxyl group. Group.
More specifically, examples of the —SO 2 -containing cyclic group include groups represented by the following general formulas (3-1) to (3-4).
前記一般式(3−1)〜(3−4)中、A’は、酸素原子(−O−)もしくは硫黄原子(−S−)を含んでいてもよい炭素数1〜5のアルキレン基、酸素原子または硫黄原子である。
A’における炭素数1〜5のアルキレン基としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、メチレン基、エチレン基、n−プロピレン基、イソプロピレン基等が挙げられる。
該アルキレン基が酸素原子または硫黄原子を含む場合、その具体例としては、前記アルキレン基の末端または炭素原子間に−O−または−S−が介在する基が挙げられ、たとえば−O−CH2−、−CH2−O−CH2−、−S−CH2−、−CH2−S−CH2−等が挙げられる。
A’としては、炭素数1〜5のアルキレン基または−O−が好ましく、炭素数1〜5のアルキレン基がより好ましく、メチレン基が最も好ましい。
zは0〜2のいずれであってもよく、0が最も好ましい。
zが2である場合、複数のR27はそれぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。
R27におけるアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、−COOR”、−OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基としては、それぞれ、前記で−SO2−含有環式基が有していてもよい置換基として挙げたアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン化アルキル基、−COOR”、−OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基と同様のものが挙げられる。
In the general formulas (3-1) to (3-4), A ′ represents an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms which may contain an oxygen atom (—O—) or a sulfur atom (—S—), An oxygen atom or a sulfur atom.
The alkylene group having 1 to 5 carbon atoms in A ′ is preferably a linear or branched alkylene group, and examples thereof include a methylene group, an ethylene group, an n-propylene group, and an isopropylene group.
When the alkylene group contains an oxygen atom or a sulfur atom, specific examples thereof include a group in which —O— or —S— is interposed between the terminal or carbon atoms of the alkylene group, such as —O—CH 2. -, - CH 2 -O-CH 2 -, - S-CH 2 -, - CH 2 -S-CH 2 - , and the like.
A ′ is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms or —O—, more preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methylene group.
z may be any of 0 to 2, and is most preferably 0.
When z is 2, the plurality of R 27 may be the same or different.
As the alkyl group, alkoxy group, halogenated alkyl group, —COOR ″, —OC (═O) R ″, and hydroxyalkyl group in R 27 , the —SO 2 — containing cyclic group has the above-mentioned, respectively. And the same alkyl groups, alkoxy groups, halogenated alkyl groups, —COOR ″, —OC (═O) R ″, and hydroxyalkyl groups as those which may be substituted.
以下に、前記一般式(3−1)〜(3−4)でそれぞれ表される具体的な環式基を例示する。なお、式中の「Ac」はアセチル基を示す。 Specific examples of the cyclic groups represented by the general formulas (3-1) to (3-4) are shown below. In the formula, “Ac” represents an acetyl group.
−SO2−含有環式基としては、上記の中でも、前記一般式(3−1)で表される基が好ましく、前記化学式(3−1−1)、(3−1−18)、(3−3−1)および(3−4−1)のいずれかで表される基からなる群から選択される少なくとも一種を用いることがより好ましく、前記化学式(3−1−1)で表される基が最も好ましい。 Among the above, the —SO 2 -containing cyclic group is preferably a group represented by the general formula (3-1), and the chemical formulas (3-1-1), (3-1-18), ( It is more preferable to use at least one selected from the group consisting of groups represented by any of 3-3-1) and (3-4-1), and represented by the chemical formula (3-1-1). Are most preferred.
・ラクトン含有環式基
「ラクトン含有環式基」とは、その環骨格中に−O−C(=O)−を含む環(ラクトン環)を含有する環式基を示す。ラクトン環をひとつ目の環として数え、ラクトン環のみの場合は単環式基、さらに他の環構造を有する場合は、その構造に関わらず多環式基と称する。ラクトン含有環式基は、単環式基であってもよく、多環式基であってもよい。
構成単位(a2)におけるラクトン環式基としては、特に限定されることなく任意のものが使用可能である。具体的には、ラクトン含有単環式基としては、4〜6員環ラクトンから水素原子を1つ除いた基、たとえばβ−プロピオノラクトンから水素原子を1つ除いた基、γ−ブチロラクトンから水素原子1つを除いた基、δ−バレロラクトンから水素原子を1つ除いた基等が挙げられる。また、ラクトン含有多環式基としては、ラクトン環を有するビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンから水素原子一つを除いた基が挙げられる。
ラクトン含有環式基として、より具体的には、下記一般式(4−1)〜(4−7)で表される基が挙げられる。
Lactone-containing cyclic group “Lactone-containing cyclic group” refers to a cyclic group containing a ring (lactone ring) containing —O—C (═O) — in its ring skeleton. The lactone ring is counted as the first ring. When only the lactone ring is present, it is called a monocyclic group, and when it has another ring structure, it is called a polycyclic group regardless of the structure. The lactone-containing cyclic group may be a monocyclic group or a polycyclic group.
The lactone cyclic group in the structural unit (a2) is not particularly limited, and any one can be used. Specifically, the lactone-containing monocyclic group is a group obtained by removing one hydrogen atom from a 4- to 6-membered ring lactone, such as a group obtained by removing one hydrogen atom from β-propionolactone, or γ-butyrolactone. Examples thereof include a group in which one hydrogen atom has been removed and a group in which one hydrogen atom has been removed from δ-valerolactone. Examples of the lactone-containing polycyclic group include groups in which one hydrogen atom has been removed from a bicycloalkane, tricycloalkane, or tetracycloalkane having a lactone ring.
More specifically, examples of the lactone-containing cyclic group include groups represented by the following general formulas (4-1) to (4-7).
R’のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、−COOR”、−OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基としては、それぞれ、−SO2−含有環式基が有していてもよい置換基として挙げたアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、−COOR”、−OC(=O)R”、ヒドロキシアルキル基、−COOR”、−OC(=O)R”(R”は前記同様)と同様のものが挙げられる。
A”としては、炭素数1〜5のアルキレン基または−O−が好ましく、炭素数1〜5のアルキレン基がより好ましく、メチレン基が最も好ましい。
s”は1〜2の整数が好ましい。
The alkyl group, alkoxy group, halogen atom, halogenated alkyl group, —COOR ″, —OC (═O) R ″, and hydroxyalkyl group of R ′ each have a —SO 2 — containing cyclic group. Alkyl groups, alkoxy groups, halogen atoms, halogenated alkyl groups, —COOR ″, —OC (═O) R ″, hydroxyalkyl groups, —COOR ″, —OC (═O) R, which may be enumerated as substituents. Examples thereof include “(R” is the same as above).
A ″ is preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms or —O—, more preferably an alkylene group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methylene group.
s ″ is preferably an integer of 1 to 2.
以下に、前記一般式(4−1)〜(4−7)で表される具体的な環式基を例示する。なお、式中の波線は結合手を示す。 Specific examples of cyclic groups represented by the general formulas (4-1) to (4-7) are shown below. In addition, the wavy line in a formula shows a bond.
構成単位(a2)としては、−SO2−含有環式基またはラクトン含有環式基を有するものであれば他の部分の構造は特に限定されないが、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって−SO2−含有環式基を含む構成単位、及びα位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であってラクトン含有環式基を含む構成単位からなる群より選択される少なくとも1種の構成単位が好ましい。 The structural unit (a2) is not particularly limited as long as it has a —SO 2 — containing cyclic group or a lactone-containing cyclic group, but the hydrogen atom bonded to the α-position carbon atom is A structural unit derived from an acrylate ester optionally substituted with a substituent, including a structural unit containing an —SO 2 -containing cyclic group, and a hydrogen atom bonded to the carbon atom at the α-position substituted with the substituent At least one structural unit selected from the group consisting of structural units derived from an acrylate ester which may be prepared and comprising a structural unit containing a lactone-containing cyclic group is preferred.
構成単位(a2)の例として、より具体的には、下記一般式(a2−0)で表される構成単位が挙げられる。 More specifically, examples of the structural unit (a2) include structural units represented by general formula (a2-0) shown below.
式(a2−0)中、Rは前記と同様である。
R28は、前記で挙げた−SO2−含有環式基またはラクトン含有環式基と同様である。
Y4は、単結合、2価の連結基のいずれであってもよいが、2価の連結基であることが好ましい。
Y4における2価の連結基としては、特に限定されず、たとえば、前記(a1−0−2)におけるY2における2価の連結基と同様のものが挙げられる。それらの中でも、アルキレン基、またはエステル結合(−C(=O)−O−)を含むものが好ましい。
該アルキレン基は、直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が好ましい。具体的には、前記Y2における脂肪族炭化水素基として挙げた直鎖状のアルキレン基、分岐鎖状のアルキレン基と同様のものが挙げられる。
エステル結合を含む2価の連結基としては、特に、一般式:−R30−C(=O)−O−[式中、R30は2価の連結基である。]で表される基が好ましい。
すなわち、構成単位(a2)は、下記の一般式(a2−0−1)〜(a2−0−3)でそれぞれ表される構成単位であることが好ましい。
In formula (a2-0), R is the same as defined above.
R 28 is the same as the —SO 2 -containing cyclic group or the lactone-containing cyclic group mentioned above.
Y 4 may be either a single bond or a divalent linking group, but is preferably a divalent linking group.
Examples of the divalent linking group for Y 4, is not particularly limited, for example, include the same divalent linking group for Y 2 in the (a1-0-2). Among these, those containing an alkylene group or an ester bond (—C (═O) —O—) are preferable.
The alkylene group is preferably a linear or branched alkylene group. Specifically, the same as the linear alkylene group and the branched alkylene group mentioned as the aliphatic hydrocarbon group for Y 2 can be used.
As the divalent linking group containing an ester bond, in particular, the general formula: —R 30 —C (═O) —O— [wherein R 30 is a divalent linking group. ] Is preferable.
That is, the structural unit (a2) is preferably a structural unit represented by each of the following general formulas (a2-0-1) to (a2-0-3).
構成単位(a2)としては、特に、下記一般式(a2−1−11)、(a2−1−12)、(a2−2−11)、(a2−2−12)でそれぞれ表される構成単位が好ましく、下記の一般式(a2−1−12)、(a2−2−11)又は(a2−2−12)で表される構成単位がより好ましく、式(a2−1−12)で表される構成単位が特に好ましい。 As the structural unit (a2), in particular, structures represented by the following general formulas (a2-1-11), (a2-1-12), (a2-2-11), and (a2-2-12), respectively. A unit is preferable, the structural unit represented by the following general formula (a2-1-12), (a2-2-11), or (a2-2-12) is more preferable, and in the formula (a2-1-12) The structural unit represented is particularly preferred.
(A1)成分において、構成単位(a2)は1種でも2種以上でもよい。
(A1)成分が構成単位(a2)を含有する場合、(A1)成分中の構成単位(a2)の割合は、当該(A1)成分を構成する全構成単位の合計に対し、5〜70モル%が好ましく、10〜65モル%がより好ましく、20〜60モル%がさらに好ましい。
構成単位(a2)の割合を下限値以上とすることにより、構成単位(a2)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとることができ、DOF、CDU等の種々のリソグラフィー特性及びパターン形状が良好となる。
In the component (A1), the structural unit (a2) may be one type or two or more types.
When the component (A1) contains the structural unit (a2), the proportion of the structural unit (a2) in the component (A1) is 5 to 70 mol based on the total of all structural units constituting the component (A1). % Is preferable, 10 to 65 mol% is more preferable, and 20 to 60 mol% is more preferable.
By setting the proportion of the structural unit (a2) to be equal to or higher than the lower limit value, the effect of containing the structural unit (a2) can be sufficiently obtained, and by setting the ratio to the upper limit value or less, a balance with other structural units is obtained. Various lithographic properties such as DOF and CDU and pattern shapes are improved.
(構成単位(a3))
構成単位(a3)は、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって極性基含有脂肪族炭化水素基を含む構成単位である。
(A1)成分が構成単位(a3)を有することにより、(A0)成分の親水性が高まり、解像性の向上に寄与する。
極性基としては、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、アルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基等が挙げられ、特に水酸基が好ましい。
脂肪族炭化水素基としては、炭素数1〜10の直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基(好ましくはアルキレン基)や、環状の脂肪族炭化水素基(環式基)が挙げられる。該環式基としては、単環式基でも多環式基でもよく、例えばArFエキシマレーザー用レジスト組成物用の樹脂において、多数提案されているものの中から適宜選択して用いることができる。該環式基としては多環式基であることが好ましく、炭素数は7〜30であることがより好ましい。
その中でも、水酸基、シアノ基、カルボキシ基、またはアルキル基の水素原子の一部がフッ素原子で置換されたヒドロキシアルキル基を含有する脂肪族多環式基を含むアクリル酸エステルから誘導される構成単位がより好ましい。該多環式基としては、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどから2個以上の水素原子を除いた基などを例示できる。具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカンなどのポリシクロアルカンから2個以上の水素原子を除いた基などが挙げられる。これらの多環式基の中でも、アダマンタンから2個以上の水素原子を除いた基、ノルボルナンから2個以上の水素原子を除いた基、テトラシクロドデカンから2個以上の水素原子を除いた基が工業上好ましい。
(Structural unit (a3))
The structural unit (a3) is a structural unit derived from an acrylate ester in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent, and includes a polar group-containing aliphatic hydrocarbon group Unit.
When the component (A1) has the structural unit (a3), the hydrophilicity of the component (A0) is increased and the resolution is improved.
Examples of the polar group include a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, and a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of an alkyl group is substituted with a fluorine atom.
Examples of the aliphatic hydrocarbon group include a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms (preferably an alkylene group) and a cyclic aliphatic hydrocarbon group (cyclic group). The cyclic group may be a monocyclic group or a polycyclic group. For example, a resin for a resist composition for an ArF excimer laser can be appropriately selected from those proposed. The cyclic group is preferably a polycyclic group, and more preferably 7 to 30 carbon atoms.
Among them, a structural unit derived from an acrylate ester containing an aliphatic polycyclic group containing a hydroxyalkyl group in which a part of hydrogen atoms of a hydroxyl group, a cyano group, a carboxy group, or an alkyl group is substituted with a fluorine atom Is more preferable. Examples of the polycyclic group include groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from bicycloalkane, tricycloalkane, tetracycloalkane and the like. Specific examples include groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from a polycycloalkane such as adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane. Among these polycyclic groups, there are groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from adamantane, groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from norbornane, and groups in which two or more hydrogen atoms have been removed from tetracyclododecane. Industrially preferable.
構成単位(a3)としては、極性基含有脂肪族炭化水素基における炭化水素基が炭素数1〜10の直鎖状または分岐鎖状の炭化水素基のときは、アクリル酸のヒドロキシエチルエステルから誘導される構成単位が好ましく、該炭化水素基が多環式基のときは、下記の式(a3−1)で表される構成単位、式(a3−2)で表される構成単位、式(a3−3)で表される構成単位が好ましいものとして挙げられる。 The structural unit (a3) is derived from a hydroxyethyl ester of acrylic acid when the hydrocarbon group in the polar group-containing aliphatic hydrocarbon group is a linear or branched hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. When the hydrocarbon group is a polycyclic group, the structural unit represented by the following formula (a3-1), the structural unit represented by the formula (a3-2), the formula ( The structural unit represented by a3-3) is preferred.
式(a3−1)中、jは1又は2であることが好ましく、1であることがさらに好ましい。jが2の場合、水酸基が、アダマンチル基の3位と5位に結合しているものが好ましい。jが1の場合、水酸基が、アダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
jは1であることが好ましく、特に、水酸基が、アダマンチル基の3位に結合しているものが好ましい。
In formula (a3-1), j is preferably 1 or 2, and more preferably 1. When j is 2, it is preferable that the hydroxyl group is bonded to the 3rd and 5th positions of the adamantyl group. When j is 1, it is preferable that the hydroxyl group is bonded to the 3-position of the adamantyl group.
j is preferably 1, and it is particularly preferred that the hydroxyl group is bonded to the 3-position of the adamantyl group.
式(a3−2)中、kは1であることが好ましい。シアノ基は、ノルボルニル基の5位または6位に結合していることが好ましい。 In formula (a3-2), k is preferably 1. The cyano group is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.
式(a3−3)中、t’は1であることが好ましい。lは1であることが好ましい。sは1であることが好ましい。これらは、アクリル酸のカルボキシ基の末端に、2−ノルボルニル基または3−ノルボルニル基が結合していることが好ましい。フッ素化アルキルアルコールは、ノルボルニル基の5又は6位に結合していることが好ましい。 In formula (a3-3), t ′ is preferably 1. l is preferably 1. s is preferably 1. In these, a 2-norbornyl group or a 3-norbornyl group is preferably bonded to the terminal of the carboxy group of acrylic acid. The fluorinated alkyl alcohol is preferably bonded to the 5th or 6th position of the norbornyl group.
(A1)成分が含有する構成単位(a3)は1種であってもよく2種以上であってもよい。
(A1)成分中、構成単位(a3)の割合は、当該(A1)成分を構成する全構成単位の合計に対し、5〜50モル%であることが好ましく、5〜40モル%がより好ましく、5〜25モル%がさらに好ましい。
構成単位(a3)の割合を下限値以上とすることにより、構成単位(a3)を含有させることによる効果が充分に得られ、上限値以下とすることにより、他の構成単位とのバランスをとることができる。
As the structural unit (a3) contained in the component (A1), 1 type of structural unit may be used, or 2 or more types may be used.
In the component (A1), the proportion of the structural unit (a3) is preferably 5 to 50 mol%, more preferably 5 to 40 mol%, based on the total of all structural units constituting the component (A1). 5 to 25 mol% is more preferable.
By setting the proportion of the structural unit (a3) to be equal to or higher than the lower limit value, the effect of containing the structural unit (a3) is sufficiently obtained, and by setting the ratio to the upper limit value or lower, a balance with other structural units is obtained. be able to.
(その他の構成単位)
(A1)成分は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記構成単位(a0)、(a1)〜(a3)以外のその他の構成単位(以下「構成単位(a4)」という。)を含んでいてもよい。
構成単位(a4)は、上述の構成単位(a0)、(a1)〜(a3)に分類されない他の構成単位であれば特に限定されるものではなく、ArFエキシマレーザー用、KrFエキシマレーザー用(好ましくはArFエキシマレーザー用)等のレジスト用樹脂に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。
構成単位(a4)としては、例えば、α位の炭素原子に結合した水素原子が置換基で置換されていてもよいアクリル酸エステルから誘導される構成単位であって、酸非解離性の脂肪族環式基を含む構成単位、スチレン単量体から誘導される構成単位、ビニルナフタレン単量体から誘導される構成単位などが好ましい。該環式基は、例えば、前記の構成単位(a1)の場合に例示したものと同様のものを例示することができ、ArFエキシマレーザー用、KrFエキシマレーザー用(好ましくはArFエキシマレーザー用)等のレジスト組成物の樹脂成分に用いられるものとして従来から知られている多数のものが使用可能である。
特にトリシクロデカニル基、アダマンチル基、テトラシクロドデカニル基、イソボルニル基、ノルボルニル基から選ばれる少なくとも1種であると、工業上入手し易いなどの点で好ましい。これらの多環式基は、炭素数1〜5の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基を置換基として有していてもよい。
構成単位(a4)として、具体的には、下記一般式(a4−1)〜(a4−7)でそれぞれ表される構造のものを例示することができる。
(Other structural units)
The component (A1) includes other structural units (hereinafter referred to as “structural unit (a4)”) other than the structural units (a0) and (a1) to (a3) as long as the effects of the present invention are not impaired. You may go out.
The structural unit (a4) is not particularly limited as long as it is another structural unit that is not classified into the above-described structural units (a0) and (a1) to (a3). For the ArF excimer laser and the KrF excimer laser ( A number of hitherto known materials can be used that are preferably used for resist resins such as ArF excimer laser).
As the structural unit (a4), for example, a structural unit derived from an acrylate ester in which a hydrogen atom bonded to a carbon atom at the α-position may be substituted with a substituent, which is an acid non-dissociable aliphatic group A structural unit containing a cyclic group, a structural unit derived from a styrene monomer, a structural unit derived from a vinyl naphthalene monomer, and the like are preferable. Examples of the cyclic group include those similar to those exemplified for the structural unit (a1), such as for ArF excimer laser, for KrF excimer laser (preferably for ArF excimer laser), etc. A number of hitherto known materials can be used as the resin component of the resist composition.
In particular, at least one selected from a tricyclodecanyl group, an adamantyl group, a tetracyclododecanyl group, an isobornyl group, and a norbornyl group is preferable in terms of industrial availability. These polycyclic groups may have a linear or branched alkyl group having 1 to 5 carbon atoms as a substituent.
Specific examples of the structural unit (a4) include those represented by the following general formulas (a4-1) to (a4-7).
構成単位(a4)としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(A1)成分が構成単位(a4)を含有する場合、構成単位(a4)の割合は、(A1)成分を構成する全構成単位の合計に対して、1〜20モル%が好ましく、1〜15モル%がより好ましく、1〜10モル%がさらに好ましい。
As the structural unit (a4), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
When the component (A1) contains the structural unit (a4), the proportion of the structural unit (a4) is preferably 1 to 20 mol% with respect to the total of all the structural units constituting the component (A1). 15 mol% is more preferable and 1-10 mol% is further more preferable.
(A1)成分は、構成単位(a0)を有する重合体であって、構成単位(a0)に加えて構成単位(a1)を有する共重合体であることが好ましい。
かかる共重合体としては、たとえば、構成単位(a0)、(a1)及び(a2)からなる共重合体;構成単位(a0)、(a1)、(a2)及び(a3)からなる共重合体;構成単位(a0)、(a1)、(a2)、(a3)及び(a4)からなる共重合体等が例示できる。
The component (A1) is a polymer having the structural unit (a0), and is preferably a copolymer having the structural unit (a1) in addition to the structural unit (a0).
Examples of such a copolymer include a copolymer composed of structural units (a0), (a1) and (a2); a copolymer composed of structural units (a0), (a1), (a2) and (a3). A copolymer composed of the structural units (a0), (a1), (a2), (a3) and (a4) can be exemplified.
(A1)成分の質量平均分子量(Mw)(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポリスチレン換算基準)は、特に限定されるものではなく、1000〜50000が好ましく、1500〜30000がより好ましく、2500〜20000が最も好ましい。この範囲の上限値以下であると、レジストとして用いるのに充分なレジスト溶剤への溶解性があり、この範囲の下限値以上であると、耐ドライエッチング性やレジストパターン断面形状が良好である。
また、(A1)成分の分散度(Mw/Mn)は、特に限定されるものではなく、1.0〜5.0が好ましく、1.0〜3.0がより好ましく、1.2〜2.5が最も好ましい。
なお、Mnは数平均分子量を示す。
The mass average molecular weight (Mw) of the component (A1) (polystyrene conversion standard by gel permeation chromatography) is not particularly limited, preferably 1000 to 50000, more preferably 1500 to 30000, most preferably 2500 to 20000. preferable. If it is below the upper limit of this range, it has sufficient solubility in a resist solvent to be used as a resist, and if it is above the lower limit of this range, dry etching resistance and resist pattern cross-sectional shape are good.
Further, the dispersity (Mw / Mn) of the component (A1) is not particularly limited, and is preferably 1.0 to 5.0, more preferably 1.0 to 3.0, and 1.2 to 2 .5 is most preferred.
In addition, Mn shows a number average molecular weight.
(A0)成分において、(A1)成分としては、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用しても良い。
(A0)成分中の(A1)成分の割合は、(A0)成分の総質量に対し、25質量%以上が好ましく、50質量%がより好ましく、75質量%がさらに好ましく、100質量%であってもよい。該割合が25質量%以上であると、リソグラフィー特性等の効果が向上する。
In the component (A0), as the component (A1), one type may be used alone, or two or more types may be used in combination.
The proportion of the component (A1) in the component (A0) is preferably 25% by mass or more, more preferably 50% by mass, further preferably 75% by mass, and 100% by mass with respect to the total mass of the component (A0). May be. When the ratio is 25% by mass or more, effects such as lithography characteristics are improved.
(A0)成分は、本発明の効果を損なわない範囲で、(A1)成分以外の基材成分(以下この基材成分を「(A2)成分」という。)を含有してもよい。
(A2)成分としては、分子量が500以上4000未満であって、上述の(A1)成分の説明で例示したような酸解離性基と、親水性基とを有する低分子化合物を用いてもよい。具体的には、複数のフェノール骨格を有する化合物の水酸基の水素原子の一部または全部が上記酸解離性基で置換されたものが挙げられる。
該低分子化合物としては、たとえば、非化学増幅型のg線やi線レジストにおける増感剤や、耐熱性向上剤として知られている低分子量フェノール化合物の水酸基の水素原子の一部を上記酸解離性基で置換したものが好ましく、そのようなものから任意に用いることができる。
該低分子量フェノール化合物としては、たとえば、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)メタン、2−(4−ヒドロキシフェニル)−2−(4’−ヒドロキシフェニル)プロパン、2−(2,3,4−トリヒドロキシフェニル)−2−(2’,3’,4’−トリヒドロキシフェニル)プロパン、トリス(4−ヒドロキシフェニル)メタン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)−2−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−2,5−ジメチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(4−ヒドロキシ−3−メチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)−4−ヒドロキシフェニルメタン、ビス(3−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−6−メチルフェニル)−3,4−ジヒドロキシフェニルメタン、1−[1−(4−ヒドロキシフェニル)イソプロピル]−4−[1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エチル]ベンゼン、フェノール、m−クレゾール、p−クレゾールまたはキシレノールなどのフェノール類のホルマリン縮合物の2〜6核体などが挙げられる。勿論これらに限定されるものではない。特には、トリフェニルメタン骨格を2〜6個有するフェノール化合物が、解像性、ラインエッジラフネス(LWR)に優れることから好ましい。該酸解離性基も特に限定されず、上記したものが挙げられる。
The component (A0) may contain a base component other than the component (A1) (hereinafter, this base component is referred to as “component (A2)”) as long as the effects of the present invention are not impaired.
As the component (A2), a low molecular compound having a molecular weight of 500 or more and less than 4000 and having an acid dissociable group and a hydrophilic group as exemplified in the description of the component (A1) may be used. . Specific examples include those in which some or all of the hydrogen atoms of the hydroxyl group of the compound having a plurality of phenol skeletons are substituted with the acid dissociable group.
Examples of the low molecular weight compound include a sensitizer in a non-chemically amplified g-line or i-line resist, and a part of the hydrogen atom of the hydroxyl group of a low molecular weight phenol compound known as a heat resistance improver. Those substituted with a dissociable group are preferred, and any of them can be used arbitrarily.
Examples of the low molecular weight phenol compound include bis (4-hydroxyphenyl) methane, bis (2,3,4-trihydroxyphenyl) methane, 2- (4-hydroxyphenyl) -2- (4′-hydroxyphenyl). ) Propane, 2- (2,3,4-trihydroxyphenyl) -2- (2 ′, 3 ′, 4′-trihydroxyphenyl) propane, tris (4-hydroxyphenyl) methane, bis (4-hydroxy-) 3,5-dimethylphenyl) -2-hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl) -2-hydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl) -3, 4-dihydroxyphenylmethane, bis (4-hydroxy-2,5-dimethylphenyl) -3,4-dihydroxypheny Rumethane, bis (4-hydroxy-3-methylphenyl) -3,4-dihydroxyphenylmethane, bis (3-cyclohexyl-4-hydroxy-6-methylphenyl) -4-hydroxyphenylmethane, bis (3-cyclohexyl- 4-hydroxy-6-methylphenyl) -3,4-dihydroxyphenylmethane, 1- [1- (4-hydroxyphenyl) isopropyl] -4- [1,1-bis (4-hydroxyphenyl) ethyl] benzene, Examples include 2 to 6 nuclei of formalin condensates of phenols such as phenol, m-cresol, p-cresol and xylenol. Of course, it is not limited to these. In particular, a phenol compound having 2 to 6 triphenylmethane skeletons is preferable because of excellent resolution and line edge roughness (LWR). The acid dissociable group is not particularly limited, and examples thereof include those described above.
本発明のレジスト組成物中、(A)成分の含有量は、形成しようとするレジスト膜厚等に応じて調整すればよい。 In the resist composition of the present invention, the content of the component (A) may be adjusted according to the resist film thickness to be formed.
<任意成分>
[(B)成分]
本発明のレジスト組成物は、上記(A)成分に加えて、さらに、露光により酸を発生する酸発生剤成分(B)(以下「(B)成分」という。)を含有していてもよい。
この(B)成分としては、特に限定されず、これまで化学増幅型レジスト用の酸発生剤として提案されているものを使用することができる。
このような酸発生剤としては、これまで、ヨードニウム塩やスルホニウム塩などのオニウム塩系酸発生剤、オキシムスルホネート系酸発生剤、ビスアルキルまたはビスアリールスルホニルジアゾメタン類、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類などのジアゾメタン系酸発生剤、ニトロベンジルスルホネート系酸発生剤、イミノスルホネート系酸発生剤、ジスルホン系酸発生剤など多種のものが知られている。
<Optional component>
[Component (B)]
In addition to the component (A), the resist composition of the present invention may further contain an acid generator component (B) that generates an acid upon exposure (hereinafter referred to as “component (B)”). .
The component (B) is not particularly limited, and those that have been proposed as acid generators for chemically amplified resists can be used.
Examples of such acid generators include onium salt acid generators such as iodonium salts and sulfonium salts, oxime sulfonate acid generators, bisalkyl or bisarylsulfonyldiazomethanes, poly (bissulfonyl) diazomethanes, and the like. There are various known diazomethane acid generators, nitrobenzyl sulfonate acid generators, imino sulfonate acid generators, disulfone acid generators, and the like.
オニウム塩系酸発生剤としては、例えば下記一般式(b−1)又は(b−2)で表される化合物を用いることができる。 As the onium salt acid generator, for example, a compound represented by the following general formula (b-1) or (b-2) can be used.
R102はフッ素原子または炭素数1〜5のフッ素化アルキル基であり、R104、R105は、それぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基またはフッ素化アルキル基であり、互いに結合して環を形成していてもよい。Mm+はm価の有機カチオンである。]
R 102 is a fluorine atom or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and R 104 and R 105 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a fluorinated alkyl group, and are bonded to each other. A ring may be formed. M m + is an m-valent organic cation. ]
{アニオン部}
R101の置換基を有していていもよい環式基は、環状の脂肪族炭化水素基(脂肪族環式基)であってもよく、芳香族炭化水素基(芳香族環式基)であってもよく、環中にヘテロ原子を含む複素環であってもよい。
R101における環状の脂肪族炭化水素基は、モノシクロアルカンまたはポリシクロアルカンから水素原子を1つ除いたアリール基が挙げられ、アダマンチル基、ノルボルニル基が好ましい。
R101における芳香族炭化水素基は、芳香族炭化水素環、または2以上の芳香環を含む芳香族化合物から水素原子を1つ除いたアリール基が挙げられ、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
R101における複素環として具体的には下記式(L1)〜(L6)、(S1)〜(S4)でそれぞれ表される基が挙げられる。
{Anion part}
The cyclic group which may have a substituent of R 101 may be a cyclic aliphatic hydrocarbon group (aliphatic cyclic group), or an aromatic hydrocarbon group (aromatic cyclic group). It may be a heterocycle containing a heteroatom in the ring.
Examples of the cyclic aliphatic hydrocarbon group for R 101 include an aryl group obtained by removing one hydrogen atom from a monocycloalkane or polycycloalkane, and an adamantyl group and a norbornyl group are preferable.
Examples of the aromatic hydrocarbon group for R 101 include an aromatic hydrocarbon ring or an aryl group obtained by removing one hydrogen atom from an aromatic compound containing two or more aromatic rings, and a phenyl group and a naphthyl group are preferable.
Specific examples of the heterocyclic ring in R 101 include groups represented by the following formulas (L1) to (L6) and (S1) to (S4).
式中、Q”、R94及びR95におけるアルキレン基としては、メチレン基が好ましい。 In the formula, the alkylene group for Q ″, R 94 and R 95 is preferably a methylene group.
R101における複素環として、上記以外に以下のものが挙げられる。 In addition to the above, examples of the heterocyclic ring for R 101 include the following.
R101の環状の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基、複素環は置換基を有していてもよい。ここで、環状の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基又は複素環が置換基を有するとは、環状の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基又は複素環の環構造に結合した水素原子の一部又は全部が、水素原子以外の原子又は基で置換されることをいう。置換基としてはたとえば、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、酸素原子(=O)、ニトロ基等が挙げられる。
置換基としてのアルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基であることが最も好ましい。
置換基としてのアルコキシ基としては、炭素数1〜5のアルコキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基が好ましく、メトキシ基、エトキシ基が最も好ましい。
置換基としてのハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、フッ素原子が好ましい。
置換基としてのハロゲン化アルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基、たとえばメチル基、エチル基、プロピル基、n−ブチル基、tert−ブチル基等のアルキル基の水素原子の一部または全部が前記ハロゲン原子で置換された基が挙げられる。
The cyclic aliphatic hydrocarbon group, aromatic hydrocarbon group and heterocyclic ring of R 101 may have a substituent. Here, the cyclic aliphatic hydrocarbon group, aromatic hydrocarbon group or heterocyclic ring has a substituent means that the hydrogen bonded to the cyclic structure of the cyclic aliphatic hydrocarbon group, aromatic hydrocarbon group or heterocyclic ring. This means that part or all of the atoms are replaced with atoms or groups other than hydrogen atoms. Examples of the substituent include an alkyl group, an alkoxy group, a halogen atom, a halogenated alkyl group, a hydroxyl group, an oxygen atom (═O), and a nitro group.
The alkyl group as a substituent is preferably an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, and most preferably a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, or a tert-butyl group.
The alkoxy group as a substituent is preferably an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, preferably a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group, or a tert-butoxy group, and a methoxy group. An ethoxy group is most preferred.
Examples of the halogen atom as a substituent include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a fluorine atom is preferable.
As the halogenated alkyl group as a substituent, a part of hydrogen atoms of an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, for example, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an n-butyl group, a tert-butyl group, or the like A group in which all the halogen atoms are substituted is exemplified.
R101の鎖状のアルキル基としては、直鎖状又は分岐鎖状のいずれでもよい。
直鎖状のアルキル基としては、炭素数が1〜20であることが好ましく、1〜15であることがより好ましく、1〜10が最も好ましい。具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デカニル基、ウンデシル基、ドデシル基、トリデシル基、イソトリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基、ヘキサデシル基、イソヘキサデシル基、ヘプタデシル基、オクタデシル基、ノナデシル基、イコシル基、ヘンイコシル基、ドコシル基等が挙げられる。
分岐鎖状のアルキル基としては、炭素数が3〜20であることが好ましく、3〜15であることがより好ましく、3〜10が最も好ましい。具体的には、例えば、1−メチルエチル基、1−メチルプロピル基、2−メチルプロピル基、1−メチルブチル基、2−メチルブチル基、3−メチルブチル基、1−エチルブチル基、2−エチルブチル基、1−メチルペンチル基、2−メチルペンチル基、3−メチルペンチル基、4−メチルペンチル基などが挙げられる。
The chain alkyl group for R 101 may be either linear or branched.
The linear alkyl group preferably has 1 to 20 carbon atoms, more preferably 1 to 15 carbon atoms, and most preferably 1 to 10 carbon atoms. Specifically, for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, heptyl group, octyl group, nonyl group, decanyl group, undecyl group, dodecyl group, tridecyl group, isotridecyl group, tetradecyl group Group, pentadecyl group, hexadecyl group, isohexadecyl group, heptadecyl group, octadecyl group, nonadecyl group, icosyl group, heicosyl group, docosyl group and the like.
The branched alkyl group preferably has 3 to 20 carbon atoms, more preferably 3 to 15 carbon atoms, and most preferably 3 to 10 carbon atoms. Specifically, for example, 1-methylethyl group, 1-methylpropyl group, 2-methylpropyl group, 1-methylbutyl group, 2-methylbutyl group, 3-methylbutyl group, 1-ethylbutyl group, 2-ethylbutyl group, Examples include 1-methylpentyl group, 2-methylpentyl group, 3-methylpentyl group, 4-methylpentyl group and the like.
R101のアルケニル基としては、炭素数が2〜10であることが好ましく、2〜5が好ましく、2〜4が好ましく、3が特に好ましい。例えば、ビニル基、プロペニル基(アリル基)、ブチニル基などが挙げられる。上記の中でも、特にプロペニル基が好ましい。 The alkenyl group for R 101 preferably has 2 to 10 carbon atoms, preferably 2 to 5, more preferably 2 to 4, and particularly preferably 3. For example, a vinyl group, a propenyl group (allyl group), a butynyl group, etc. are mentioned. Among the above, a propenyl group is particularly preferable.
R101の鎖状のアルキル基またはアルケニル基における置換基としては、たとえば、上記環式基の置換基と同様のアルコキシ基、ハロゲン原子、ハロゲン化アルキル基、水酸基、酸素原子(=O)、ニトロ基又は上記環式基等が挙げられる。 Examples of the substituent in the chain alkyl group or alkenyl group of R 101 include, for example, the same alkoxy group, halogen atom, halogenated alkyl group, hydroxyl group, oxygen atom (═O), nitro as the substituent of the above cyclic group. Group or the above cyclic group.
本発明において、R101は、置換基を有していてもよい環式基であることが好ましく、フェニル基、ナフチル基、ポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基、前記式(L1)〜(L6)、(S1)〜(S4)でそれぞれ表されるラクトン含有環式基または−SO2−含有環式基等が好ましい。 In the present invention, R 101 is preferably a cyclic group which may have a substituent, a group obtained by removing one or more hydrogen atoms from a phenyl group, a naphthyl group, or a polycycloalkane, Lactone-containing cyclic groups or —SO 2 -containing cyclic groups represented by L1) to (L6) and (S1) to (S4), respectively, are preferable.
Y101の酸素原子を含む2価の連結基は、酸素原子以外の原子を含有してもよい。酸素原子以外の原子としては、たとえば炭素原子、水素原子、酸素原子、硫黄原子、窒素原子等が挙げられる。
酸素原子を含む2価の連結基としては、たとえば、酸素原子(エーテル結合:−O−)、エステル結合(−C(=O)−O−)、アミド結合(−C(=O)−NH−)、カルボニル基(−C(=O)−)、カーボネート結合(−O−C(=O)−O−)等の非炭化水素系の酸素原子含有連結基;該非炭化水素系の酸素原子含有連結基とアルキレン基との組み合わせ等が挙げられる。当該組み合わせに、さらにスルホニル基(−SO2−)が連結されていてもよい。
該組み合わせとしては、たとえば、−V105−O−、−V105−O−C(=O)−、−C(=O)−O−V105−O−C(=O)−、−SO2−O−V105−O−C(=O)−、−V105−SO2−O−V106−O−C(=O)−(式中、V105〜V106はそれぞれ独立にアルキレン基である。)等が挙げられる。
V105〜V106におけるアルキレン基としては、直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基が好ましく、該アルキレン基の炭素数は、1〜12が好ましく、1〜5がより好ましく、1〜3が特に好ましい。
該アルキレン基としては、前記Y2の説明のなかで例示した直鎖状または分岐鎖状のアルキレン基と同様のものが挙げられる。
Y101としては、エステル結合またはエーテル結合を含む2価の連結基が好ましく、なかでも、−V105−O−、−V105−O−C(=O)−または−C(=O)−O−V105−O−C(=O)−が好ましい。
The divalent linking group containing an oxygen atom of Y 101 may contain an atom other than an oxygen atom. Examples of atoms other than oxygen atoms include carbon atoms, hydrogen atoms, oxygen atoms, sulfur atoms, and nitrogen atoms.
Examples of the divalent linking group containing an oxygen atom include an oxygen atom (ether bond: —O—), an ester bond (—C (═O) —O—), and an amide bond (—C (═O) —NH. -), A carbonyl group (-C (= O)-), a non-hydrocarbon oxygen atom-containing linking group such as a carbonate bond (-O-C (= O) -O-); the non-hydrocarbon oxygen atom Examples include a combination of a containing linking group and an alkylene group. A sulfonyl group (—SO 2 —) may be further linked to the combination.
Examples of the combination, for example, -V 105 -O -, - V 105 -O-C (= O) -, - C (= O) -O-V 105 -O-C (= O) -, - SO 2- O—V 105 —O—C (═O) —, —V 105 —SO 2 —O—V 106 —O—C (═O) — (wherein V 105 to V 106 are each independently alkylene. Group.) And the like.
The alkylene group for V 105 to V 106 is preferably a linear or branched alkylene group, and the alkylene group preferably has 1 to 12 carbon atoms, more preferably 1 to 5 carbon atoms, and particularly preferably 1 to 3 carbon atoms. preferable.
Examples of the alkylene group include the same straight-chain or branched alkylene group exemplified in the description of the Y 2 and the like.
Y 101 is preferably a divalent linking group containing an ester bond or an ether bond, and in particular, —V 105 —O—, —V 105 —O—C (═O) — or —C (═O) — O—V 105 —O—C (═O) — is preferable.
V101におけるアルキレン基としては、前記V105〜V106におけるアルキレン基と同様のものが挙げられ、炭素数1〜5であることが好ましい。
V101におけるフッ素化アルキレン基としては前記V105〜V106におけるアルキレン基を構成する水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換されたものが挙げられる。炭素数1〜5であることが好ましく、1〜2がより好ましい。
Examples of the alkylene group for V 101 include the same alkylene groups as those described above for V 105 to V 106, and preferably have 1 to 5 carbon atoms.
Examples of the fluorinated alkylene group for V 101 include those in which part or all of the hydrogen atoms constituting the alkylene group for V 105 to V 106 are substituted with fluorine atoms. It is preferable that it is C1-C5, and 1-2 is more preferable.
R102の炭素数1〜5のフッ素化アルキル基としては、炭素数1〜5のアルキル基を構成する水素原子の一部又は全部がフッ素原子で置換された基が挙げられる。 Examples of the fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms of R 102 include groups in which some or all of the hydrogen atoms constituting the alkyl group having 1 to 5 carbon atoms are substituted with fluorine atoms.
R104、R105は、それぞれ独立に、炭素数1〜10のアルキル基またはフッ素化アルキル基であり、互いに結合して環を形成していてもよい。
R104、R105は、直鎖状または分岐鎖状の(フッ素化)アルキル基であることが好ましい。該(フッ素化)アルキル基の炭素数は1〜10であり、好ましくは炭素数1〜7、より好ましくは炭素数1〜3である。R104、R105の(フッ素化)アルキル基の炭素数は、上記炭素数の範囲内において、レジスト溶媒への溶解性も良好である等の理由により、小さいほど好ましい。
また、R104、R105の(フッ素化)アルキル基において、フッ素原子で置換されている水素原子の数が多いほど、酸の強度が強くなり、また200nm以下の高エネルギー光や電子線に対する透明性が向上するので好ましい。該(フッ素化)アルキル基中のフッ素原子の割合、すなわちフッ素化率は、好ましくは70〜100%、さらに好ましくは90〜100%であり、最も好ましくは、全ての水素原子がフッ素原子で置換されたパーフルオロアルキレン基またはパーフルオロアルキル基である。
R 104 and R 105 are each independently an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms or a fluorinated alkyl group, and may be bonded to each other to form a ring.
R 104 and R 105 are preferably linear or branched (fluorinated) alkyl groups. The (fluorinated) alkyl group has 1 to 10 carbon atoms, preferably 1 to 7 carbon atoms, and more preferably 1 to 3 carbon atoms. The number of carbon atoms of the (fluorinated) alkyl group of R 104 and R 105 is preferably as small as possible because of good solubility in a resist solvent within the above carbon number range.
Further, in the (fluorinated) alkyl group of R 104 and R 105, the greater the number of hydrogen atoms substituted with fluorine atoms, the stronger the acid strength, and the transparency to high energy light and electron beams of 200 nm or less. This is preferable because of improved properties. The proportion of fluorine atoms in the (fluorinated) alkyl group, that is, the fluorination rate is preferably 70 to 100%, more preferably 90 to 100%, and most preferably all hydrogen atoms are replaced with fluorine atoms. Perfluoroalkylene group or perfluoroalkyl group.
式(b−1)で表されるアニオン部の具体例としては、例えば下記式(b1)〜(b9)のいずれかで表されるアニオンが挙げられる。 Specific examples of the anion moiety represented by the formula (b-1) include anions represented by any of the following formulas (b1) to (b9).
R7の置換基としては、前記R101の説明で、脂肪族環式基の環構造を構成する炭素原子に結合した水素原子の一部を置換してもよい置換基として挙げたものや、芳香族炭化水素基が有する芳香環に結合した水素原子を置換してもよい置換基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
R7に付された符号(r1〜r2、w1〜w6)が2以上の整数である場合、当該化合物中の複数のR7はそれぞれ同じであってもよく、異なっていてもよい。
Examples of the substituent for R 7 include those exemplified in the description of R 101 as those that may substitute a part of the hydrogen atoms bonded to the carbon atoms constituting the ring structure of the aliphatic cyclic group, The thing similar to what was mentioned as a substituent which may substitute the hydrogen atom couple | bonded with the aromatic ring which an aromatic hydrocarbon group has is mentioned.
Code (r1 and r2, W1 to W6) attached to R 7 when is an integer of 2 or more, a plurality of the R 7 groups may be the same, respectively, may be different.
また、アニオン部については、上記に挙げたものの他、メタンスルホネート、n−プロパンスルホネート、n−ブタンスルホネート、n−オクタンスルホネート、1−アダマンタンスルホネート、2−ノルボルナンスルホネート等のアルキルスルホネート;d−カンファー−10−スルホネート、ベンゼンスルホネート、パーフルオロベンゼンスルホネート、p−トルエンスルホネート等のスルホネートにそれぞれ置き換えたオニウム塩も用いることができる。 As for the anion moiety, alkyl sulfonates such as methane sulfonate, n-propane sulfonate, n-butane sulfonate, n-octane sulfonate, 1-adamantane sulfonate, 2-norbornane sulfonate; d-camphor- Onium salts substituted with sulfonates such as 10-sulfonate, benzenesulfonate, perfluorobenzenesulfonate, and p-toluenesulfonate can also be used.
{カチオン部}
前記式(b−1)、(b−2)中、Mm+はm価の有機カチオンである。
Mm+におけるm価の有機カチオンとしては、特に限定されるものではなく、例えば、従来、レジスト組成物のオニウム塩系酸発生剤等のカチオン部として知られている有機カチオンを用いることができる。
m価の有機カチオンとしては、スルホニウムカチオンまたはヨードニウムカチオンが好ましく挙げられ、前記式(ca−1)〜(ca−3)でそれぞれ表されるカチオンの他、下記一般式(ca−4)で表されるカチオンが好ましい。
{Cation part}
In the formulas (b-1) and (b-2), M m + is an m-valent organic cation.
The m-valent organic cation in M m + is not particularly limited, and for example, an organic cation conventionally known as a cation moiety such as an onium salt-based acid generator of a resist composition can be used.
Preferred examples of the m-valent organic cation include a sulfonium cation or an iodonium cation. In addition to the cations represented by the above formulas (ca-1) to (ca-3), the mvalent organic cation is represented by the following general formula (ca-4). Cations are preferred.
R211〜R212におけるアリール基としては、炭素数6〜20の無置換のアリール基が挙げられ、フェニル基、ナフチル基が好ましい。
R211〜R212におけるアルキル基としては、鎖状又は環状のアルキル基であって、炭素数1〜30のものが好ましい。
R211〜R212におけるアルケニル基としては、炭素数が2〜10であることが好ましい。
Examples of the aryl group in R 211 to R 212 include an unsubstituted aryl group having 6 to 20 carbon atoms, and a phenyl group and a naphthyl group are preferable.
The alkyl group for R 211 to R 212 is preferably a chain or cyclic alkyl group having 1 to 30 carbon atoms.
The alkenyl group for R 211 to R 212 preferably has 2 to 10 carbon atoms.
R211〜R212が有していてもよい置換基としては、前記式(ca−1)中のR201が有していてもよい置換基と同様である。
R211〜R212は、相互に結合して式中のイオウ原子と共に環を形成する場合は、前記式(ca−1)中のR201〜R203が環を形成する場合と同様である。
The substituent that R 211 to R 212 may have is the same as the substituent that R 201 in formula (ca-1) may have.
When R 211 to R 212 are bonded to each other and form a ring together with the sulfur atom in the formula, they are the same as the case where R 201 to R 203 in the formula (ca-1) form a ring.
xは1または2である。
W201は、(x+1)価、すなわち2価または3価の連結基である。
W201における2価の連結基としては、上記式(a1−0−2)中のY2の2価の連結基と同様のものが挙げられ、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよく、環状であることが好ましい。なかでも、アリーレン基の両端に2個のカルボニル基が組み合わさった基が好ましい。アリーレン基としては、フェニレン基、ナフチレン基等が挙げられ、フェニレン基が特に好ましい。
W201における3価の連結基としては、2価の連結基から水素原子を1個除いた基、2価の連結基にさらに2価の連結基が結合した基等が挙げられる。2価の連結基としては上記式(a1−0−2)中のY2の2価の連結基と同様のものが挙げられる。W1における3価の連結基としては、アリーレン基に3個のカルボニル基が組み合わさった基が好ましい。
x is 1 or 2.
W 201 is a (x + 1) valent, that is, a divalent or trivalent linking group.
Examples of the divalent linking group in W 201 include the same divalent linking groups as Y 2 in the above formula (a1-0-2), which may be linear, branched, or cyclic. There may be, and it is preferable that it is cyclic. Of these, a group in which two carbonyl groups are combined at both ends of the arylene group is preferable. Examples of the arylene group include a phenylene group and a naphthylene group, and a phenylene group is particularly preferable.
Examples of the trivalent linking group in W 201 include a group in which one hydrogen atom has been removed from a divalent linking group, and a group in which a divalent linking group is further bonded to a divalent linking group. Examples of the divalent linking group include those similar to the divalent linking group of Y 2 in the above formula (a1-0-2). The trivalent linking group in W 1 is preferably a group in which three carbonyl groups are combined with an arylene group.
式(ca−4)のカチオンの好適なものとして具体的には、下記式で表されるカチオンが挙げられる。 Specific examples of suitable cations of formula (ca-4) include cations represented by the following formulas.
Mm+における有機カチオンとしては、前記式(ca−1)又は(ca−3)で表されるスルホニウムカチオンが好ましい。 The organic cation in M m + is preferably a sulfonium cation represented by the formula (ca-1) or (ca-3).
オキシムスルホネート系酸発生剤としては、特開平9−208554号公報(段落[0012]〜[0014]の[化18]〜[化19])に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤、国際公開第04/074242号(第65〜86頁目のExample1〜40)に開示されているオキシムスルホネート系酸発生剤を好適に用いることができる。
ジアゾメタン系酸発生剤としては、特開平11−035551号公報、特開平11−035552号公報、特開平11−035573号公報に開示されているジアゾメタン系酸発生剤を好適に用いることができる。
また、ポリ(ビススルホニル)ジアゾメタン類としては、例えば、特開平11−322707号公報に開示されている、1,3−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン、1,4−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ブタン、1,6−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン、1,10−ビス(フェニルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカン、1,2−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)エタン、1,3−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)プロパン、1,6−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)ヘキサン、1,10−ビス(シクロヘキシルスルホニルジアゾメチルスルホニル)デカンなどを挙げることができる。
As the oxime sulfonate acid generator, an oxime sulfonate acid generator disclosed in JP-A-9-208554 (paragraphs [0012] to [0014], [Chem. 18] to [Chem. 19]), International Publication An oxime sulfonate-based acid generator disclosed in No. 04/074242 (Examples 1 to 40 on pages 65 to 86) can be preferably used.
As the diazomethane acid generator, diazomethane acid generators disclosed in JP-A-11-035551, JP-A-11-035552 and JP-A-11-035573 can be suitably used.
Examples of poly (bissulfonyl) diazomethanes include 1,3-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane and 1,4-bis (phenylsulfonyldiazo) disclosed in JP-A-11-322707. Methylsulfonyl) butane, 1,6-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane, 1,10-bis (phenylsulfonyldiazomethylsulfonyl) decane, 1,2-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) ethane, 1,3 -Bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) propane, 1,6-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) hexane, 1,10-bis (cyclohexylsulfonyldiazomethylsulfonyl) decane, etc. Door can be.
(B)成分は、上述した酸発生剤を1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明のレジスト組成物における(B)成分の含有量は、(A)成分100質量部に対して0.5〜60質量部が好ましく、1〜50質量部がより好ましく、1〜40質量部がさらに好ましい。(B)成分の含有量を上記範囲とすることで、パターン形成が充分に行われる。また、レジスト組成物の各成分を有機溶剤に溶解した際、均一な溶液が得られ、保存安定性が良好となるため好ましい。
As the component (B), one type of acid generator described above may be used alone, or two or more types may be used in combination.
0.5-60 mass parts is preferable with respect to 100 mass parts of (A) component, as for content of (B) component in the resist composition of this invention, 1-50 mass parts is more preferable, 1-40 mass parts Is more preferable. By forming the content of the component (B) within the above range, pattern formation is sufficiently performed. Moreover, when each component of a resist composition is melt | dissolved in the organic solvent, since a uniform solution is obtained and storage stability becomes favorable, it is preferable.
[(D)成分]
本発明のレジスト組成物においては、本発明の効果を損なわない範囲で、さらに、前記の(A)成分と(B)成分に該当しない、含窒素有機化合物成分(D)(以下「(D)成分」という。)を含有してもよい。
(D)成分としては、酸拡散制御剤、すなわち露光により前記の(A)成分(構成単位(a0))、又は(A)成分(構成単位(a0))と(B)成分とから発生する酸をトラップするクエンチャーとして作用するものであれば特に限定されず、既に多種多様なものが提案されているので、公知のものから任意に用いればよい。たとえば脂肪族アミン、芳香族アミン等のアミンが挙げられ、なかでも脂肪族アミン、特に第2級脂肪族アミンや第3級脂肪族アミンが好ましい。
[(D) component]
In the resist composition of the present invention, a nitrogen-containing organic compound component (D) (hereinafter referred to as “(D)” which does not fall under the components (A) and (B), as long as the effects of the present invention are not impaired. Component ")).
As the component (D), an acid diffusion control agent, that is, the component (A) (structural unit (a0)) or the component (A) (structural unit (a0)) and the component (B) is generated by exposure. There is no particular limitation as long as it acts as a quencher for trapping acid, and a wide variety of those have already been proposed. Examples thereof include amines such as aliphatic amines and aromatic amines, among which aliphatic amines, particularly secondary aliphatic amines and tertiary aliphatic amines are preferred.
脂肪族アミンとは、1つ以上の脂肪族基を有するアミンであり、該脂肪族基は炭素数が1〜20であることが好ましい。
脂肪族アミンとしては、たとえば、アンモニアNH3の水素原子の少なくとも1つを、炭素数1〜20のアルキル基またはヒドロキシアルキル基で置換したアミン(アルキルアミンまたはアルキルアルコールアミン)又は環式アミンが挙げられる。
アルキル基、およびヒドロキシアルキル基におけるアルキル基は、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれであってもよい。
該アルキル基が直鎖状または分岐鎖状である場合、その炭素数は2〜20であることがより好ましく、2〜8であることがさらに好ましい。
該アルキル基が環状である場合(シクロアルキル基である場合)、その炭素数は、3〜30であることが好ましく、3〜20がより好ましく、3〜15がさらに好ましく、炭素数4〜12であることが特に好ましく、炭素数5〜10が最も好ましい。該アルキル基は単環式であってもよく、多環式であってもよい。具体的には、モノシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基、ビシクロアルカン、トリシクロアルカン、テトラシクロアルカンなどのポリシクロアルカンから1個以上の水素原子を除いた基等を例示できる。前記モノシクロアルカンとして、具体的には、シクロペンタン、シクロヘキサン等が挙げられる。また、前記ポリシクロアルカンとして、具体的には、アダマンタン、ノルボルナン、イソボルナン、トリシクロデカン、テトラシクロドデカン等が挙げられる。
前記アルキルアミンの具体例としては、n−ヘキシルアミン、n−ヘプチルアミン、n−オクチルアミン、n−ノニルアミン、n−デシルアミン等のモノアルキルアミン;ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、ジ−n−ヘプチルアミン、ジ−n−オクチルアミン、ジシクロヘキシルアミン等のジアルキルアミン;トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリ−n−ペンチルアミン、トリ−n−ヘキシルアミン、トリ−n−ヘプチルアミン、トリ−n−オクチルアミン、トリ−n−ノニルアミン、トリ−n−デカニルアミン、トリ−n−ドデシルアミン等のトリアルキルアミンが挙げられる。
前記アルキルアルコールアミンの具体例としては、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジ−n−オクタノールアミン、トリ−n−オクタノールアミン、ステアリルジエタノールアミン、ラウリルジエタノールアミン等が挙げられる。
An aliphatic amine is an amine having one or more aliphatic groups, and the aliphatic groups preferably have 1 to 20 carbon atoms.
Examples of the aliphatic amine include amines (alkyl amines or alkyl alcohol amines) or cyclic amines in which at least one hydrogen atom of ammonia NH 3 is substituted with an alkyl group or hydroxyalkyl group having 1 to 20 carbon atoms. It is done.
The alkyl group and the alkyl group in the hydroxyalkyl group may be linear, branched or cyclic.
When the alkyl group is linear or branched, the carbon number thereof is more preferably 2-20, and further preferably 2-8.
When the alkyl group is cyclic (when it is a cycloalkyl group), the carbon number is preferably 3 to 30, more preferably 3 to 20, still more preferably 3 to 15, and 4 to 12 carbon atoms. It is particularly preferred that the number of carbon atoms is 5-10. The alkyl group may be monocyclic or polycyclic. Specific examples include groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from monocycloalkane, groups in which one or more hydrogen atoms have been removed from polycycloalkanes such as bicycloalkane, tricycloalkane, and tetracycloalkane. . Specific examples of the monocycloalkane include cyclopentane and cyclohexane. Specific examples of the polycycloalkane include adamantane, norbornane, isobornane, tricyclodecane, and tetracyclododecane.
Specific examples of the alkylamine include monoalkylamines such as n-hexylamine, n-heptylamine, n-octylamine, n-nonylamine, n-decylamine; diethylamine, di-n-propylamine, di-n- Dialkylamines such as heptylamine, di-n-octylamine, dicyclohexylamine; trimethylamine, triethylamine, tri-n-propylamine, tri-n-butylamine, tri-n-pentylamine, tri-n-hexylamine, tri- Examples include trialkylamines such as n-heptylamine, tri-n-octylamine, tri-n-nonylamine, tri-n-decanylamine, and tri-n-dodecylamine.
Specific examples of the alkyl alcohol amine include diethanolamine, triethanolamine, diisopropanolamine, triisopropanolamine, di-n-octanolamine, tri-n-octanolamine, stearyl diethanolamine, lauryldiethanolamine and the like.
環式アミンとしては、たとえば、ヘテロ原子として窒素原子を含む複素環化合物が挙げられる。該複素環化合物としては、単環式のもの(脂肪族単環式アミン)であっても多環式のもの(脂肪族多環式アミン)であってもよい。
脂肪族単環式アミンとして、具体的には、ピペリジン、ピペラジン等が挙げられる。
脂肪族多環式アミンとしては、炭素数が6〜10のものが好ましく、具体的には、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]−5−ノネン、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]−7−ウンデセン、ヘキサメチレンテトラミン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等が挙げられる。
Examples of the cyclic amine include heterocyclic compounds containing a nitrogen atom as a hetero atom. The heterocyclic compound may be monocyclic (aliphatic monocyclic amine) or polycyclic (aliphatic polycyclic amine).
Specific examples of the aliphatic monocyclic amine include piperidine and piperazine.
As the aliphatic polycyclic amine, those having 6 to 10 carbon atoms are preferable. Specifically, 1,5-diazabicyclo [4.3.0] -5-nonene, 1,8-diazabicyclo [5. 4.0] -7-undecene, hexamethylenetetramine, 1,4-diazabicyclo [2.2.2] octane, and the like.
その他の脂肪族アミンとして、トリス(2−メトキシメトキシエチル)アミン、トリス{2−(2−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(2−メトキシエトキシメトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−メトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシエトキシ)エチル}アミン、トリス{2−(1−エトキシプロポキシ)エチル}アミン、トリス[2−{2−(2−ヒドロキシエトキシ)エトキシ}エチル]アミン等が挙げられる。
芳香族アミンとしては、アニリン、ピリジン、4−ジメチルアミノピリジン、ピロール、インドール、ピラゾール、イミダゾールまたはこれらの誘導体、ジフェニルアミン、トリフェニルアミン、トリベンジルアミンなどが挙げられる。
Other aliphatic amines include tris (2-methoxymethoxyethyl) amine, tris {2- (2-methoxyethoxy) ethyl} amine, tris {2- (2-methoxyethoxymethoxy) ethyl} amine, tris {2- (1-methoxyethoxy) ethyl} amine, tris {2- (1-ethoxyethoxy) ethyl} amine, tris {2- (1-ethoxypropoxy) ethyl} amine, tris [2- {2- (2-hydroxyethoxy) ) Ethoxy} ethyl] amine and the like.
Examples of the aromatic amine include aniline, pyridine, 4-dimethylaminopyridine, pyrrole, indole, pyrazole, imidazole or derivatives thereof, diphenylamine, triphenylamine, and tribenzylamine.
(D)成分は単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(D)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常、0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。上記範囲とすることにより、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等が向上する。
(D) A component may be used independently and may be used in combination of 2 or more type.
(D) component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component. By setting the content in the above range, the resist pattern shape, the stability over time, and the like are improved.
[(E)成分]
本発明のレジスト組成物は、感度劣化の防止や、レジストパターン形状、引き置き経時安定性等の向上の目的で、任意の成分として、有機カルボン酸、ならびにリンのオキソ酸およびその誘導体からなる群から選択される少なくとも1種の化合物(E)(以下「(E)成分」という。)を含有してもよい。
有機カルボン酸としては、例えば、酢酸、マロン酸、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、安息香酸、サリチル酸などが好適である。
リンのオキソ酸としては、リン酸、ホスホン酸、ホスフィン酸等が挙げられ、これらの中でも特にホスホン酸が好ましい。
リンのオキソ酸の誘導体としては、たとえば、上記オキソ酸の水素原子を炭化水素基で置換したエステル等が挙げられ、前記炭化水素基としては、炭素数1〜5のアルキル基、炭素数6〜15のアリール基等が挙げられる。
リン酸の誘導体としては、リン酸ジ−n−ブチルエステル、リン酸ジフェニルエステル等のリン酸エステルなどが挙げられる。
ホスホン酸の誘導体としては、ホスホン酸ジメチルエステル、ホスホン酸−ジ−n−ブチルエステル、フェニルホスホン酸、ホスホン酸ジフェニルエステル、ホスホン酸ジベンジルエステル等のホスホン酸エステルなどが挙げられる。
ホスフィン酸の誘導体としては、フェニルホスフィン酸、ホスフィン酸エステルなどが挙げられる。
(E)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(E)成分は、(A)成分100質量部に対して、通常、0.01〜5.0質量部の範囲で用いられる。
[(E) component]
The resist composition of the present invention is a group consisting of organic carboxylic acid, phosphorus oxo acid and derivatives thereof as optional components for the purpose of preventing sensitivity deterioration and improving the resist pattern shape, retention stability over time, etc. May contain at least one compound (E) (hereinafter referred to as “component (E)”) selected from:
As the organic carboxylic acid, for example, acetic acid, malonic acid, citric acid, malic acid, succinic acid, benzoic acid, salicylic acid and the like are suitable.
Examples of phosphorus oxo acids include phosphoric acid, phosphonic acid, and phosphinic acid. Among these, phosphonic acid is particularly preferable.
Examples of the oxo acid derivative of phosphorus include esters in which the hydrogen atom of the oxo acid is substituted with a hydrocarbon group, and the hydrocarbon group includes an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms and 6 to 6 carbon atoms. 15 aryl groups and the like.
Examples of phosphoric acid derivatives include phosphoric acid esters such as di-n-butyl phosphate and diphenyl phosphate.
Examples of phosphonic acid derivatives include phosphonic acid esters such as phosphonic acid dimethyl ester, phosphonic acid-di-n-butyl ester, phenylphosphonic acid, phosphonic acid diphenyl ester, and phosphonic acid dibenzyl ester.
Examples of phosphinic acid derivatives include phenylphosphinic acid and phosphinic acid esters.
(E) A component may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
(E) A component is normally used in 0.01-5.0 mass parts with respect to 100 mass parts of (A) component.
[(F)成分]
本発明のレジスト組成物には、レジスト膜に撥水性を付与するために、フッ素添加剤(以下「(F)成分」という。)を含有させることができる。(F)成分をさらに含有することにより、レジスト膜表面の疎水性が高まり、現像後のディフェクト発生がより抑制される。
(F)成分としては、例えば、特開2010−002870号公報に記載の含フッ素高分子化合物などを用いることができる。
(F)成分として具体的には、下記一般式(f1)で表される構成単位を有する共重合体が好適に挙げられる。より具体的には、下記式(f1)で表される構成単位のみからなる重合体(ホモポリマー);下記式(f1)で表される構成単位と前記構成単位(a1)との共重合体;下記式(f1)で表される構成単位と、アクリル酸又はメタクリル酸から誘導される構成単位と、前記構成単位(a1)との共重合体が好ましい。
当該構成単位(a1)のなかでも、前記式(a1−1−32)で表される構成単位が特に好ましい。
[(F) component]
The resist composition of the present invention may contain a fluorine additive (hereinafter referred to as “component (F)”) in order to impart water repellency to the resist film. By further containing the component (F), the hydrophobicity of the resist film surface is increased and the occurrence of defects after development is further suppressed.
As the component (F), for example, a fluorine-containing polymer compound described in JP 2010-002870 A can be used.
Specific examples of the component (F) include a copolymer having a structural unit represented by the following general formula (f1). More specifically, a polymer consisting of only a structural unit represented by the following formula (f1) (homopolymer); a copolymer of the structural unit represented by the following formula (f1) and the structural unit (a1) A copolymer of a structural unit represented by the following formula (f1), a structural unit derived from acrylic acid or methacrylic acid, and the structural unit (a1) is preferable.
Among the structural units (a1), the structural unit represented by the formula (a1-1-32) is particularly preferable.
前記式(f1)中、R7”はフッ素原子を含む有機基であり、フッ素原子を含む炭化水素基であることが好ましい。フッ素原子を含む炭化水素基としては、フッ素化アルキル基がより好ましく、炭素数1〜5のフッ素化アルキル基がさらに好ましい。なかでも、R7”としては、「−(CH2)o−CF3」で表される基が好ましい(式中、oはCH2の繰返し数を示し、1〜3の整数である)。
式(f1)中、R8”のアルキレン基の炭素数は1〜5であり、1〜3であることが好ましく、1又は2であることがより好ましい。R8”のアルキレン基の水素原子は、フッ素原子、炭素数1〜5のアルキル基、又は炭素数1〜5のフッ素化アルキル基で置換されていてもよい。
式(f1)中、Rは前記と同様である。Rとしては、水素原子またはメチル基が好ましい。
(F)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
レジスト組成物中の(F)成分の含有量は、(A)成分100質量部あたり1〜10質量部の割合で用いることが好ましい。(F)成分の含有量を上記範囲とすることで、レジスト膜表面の疎水性が高まり、現像後のディフェクト発生がより抑制される。
In the formula (f1), R 7 ″ is an organic group containing a fluorine atom, preferably a hydrocarbon group containing a fluorine atom. The hydrocarbon group containing a fluorine atom is more preferably a fluorinated alkyl group. Further, a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms is more preferable. Among them, as R 7 ″, a group represented by “— (CH 2 ) o—CF 3 ” is preferable (wherein, o is CH 2). Is an integer of 1 to 3).
In formula (f1), the carbon number of the alkylene group of R 8 ″ is 1 to 5, preferably 1 to 3, and more preferably 1 or 2. The hydrogen atom of the alkylene group of R 8 ″. May be substituted with a fluorine atom, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or a fluorinated alkyl group having 1 to 5 carbon atoms.
In the formula (f1), R is the same as described above. R is preferably a hydrogen atom or a methyl group.
(F) A component may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
The content of the component (F) in the resist composition is preferably 1 to 10 parts by mass per 100 parts by mass of the component (A). By making content of (F) component into the said range, the hydrophobicity of the resist film surface increases, and the defect generation after image development is suppressed more.
本発明のレジスト組成物には、さらに、所望により、混和性のある添加剤、例えばレジスト膜の性能を改良するための付加的樹脂、塗布性を向上させるための界面活性剤、溶解抑制剤、可塑剤、安定剤、着色剤、ハレーション防止剤、染料などを適宜、添加含有させることができる。 The resist composition of the present invention may further contain, if desired, miscible additives such as an additional resin for improving the performance of the resist film, a surfactant for improving coatability, a dissolution inhibitor, Plasticizers, stabilizers, colorants, antihalation agents, dyes, and the like can be added and contained as appropriate.
[(S)成分]
本発明のレジスト組成物は、材料を有機溶剤(以下「(S)成分」ということがある)に溶解させて製造することができる。
(S)成分としては、使用する各成分を溶解し、均一な溶液とすることができるものであればよく、従来、化学増幅型レジストの溶剤として公知のものの中から任意のものを1種または2種以上適宜選択して用いることができる。
例えば、γ−ブチロラクトン等のラクトン類;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチル−n−ペンチルケトン、メチルイソペンチルケトン、2−ヘプタノンなどのケトン類;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコールなどの多価アルコール類;エチレングリコールモノアセテート、ジエチレングリコールモノアセテート、プロピレングリコールモノアセテート、またはジプロピレングリコールモノアセテート等のエステル結合を有する化合物、前記多価アルコール類または前記エステル結合を有する化合物のモノメチルエーテル、モノエチルエーテル、モノプロピルエーテル、モノブチルエーテル等のモノアルキルエーテルまたはモノフェニルエーテル等のエーテル結合を有する化合物等の多価アルコール類の誘導体[これらの中では、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)が好ましい];ジオキサンのような環式エーテル類や、乳酸メチル、乳酸エチル(EL)、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ピルビン酸メチル、ピルビン酸エチル、メトキシプロピオン酸メチル、エトキシプロピオン酸エチルなどのエステル類;アニソール、エチルベンジルエーテル、クレジルメチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、フェネトール、ブチルフェニルエーテル、エチルベンゼン、ジエチルベンゼン、ペンチルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トルエン、キシレン、シメン、メシチレン等の芳香族系有機溶剤などを挙げることができる。
これらの有機溶剤は単独で用いてもよく、2種以上の混合溶剤として用いてもよい。
中でも、γ−ブチロラクトン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGME)、シクロヘキサノン、ELが好ましい。
また、PGMEAと極性溶剤とを混合した混合溶媒も好ましい。その配合比(質量比)は、PGMEAと極性溶剤との相溶性等を考慮して適宜決定すればよいが、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2の範囲内とすることが好ましい。たとえば極性溶剤としてELを配合する場合は、PGMEA:ELの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2である。また、極性溶剤としてPGMEを配合する場合は、PGMEA:PGMEの質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2、さらに好ましくは3:7〜7:3である。また、極性溶剤としてPGMEおよびシクロヘキサノンを配合する場合は、PGMEA:(PGME+シクロヘキサノン)の質量比は、好ましくは1:9〜9:1、より好ましくは2:8〜8:2、さらに好ましくは3:7〜7:3である。
また、(S)成分として、その他には、PGMEA、EL、または前記PGMEAと極性溶剤との混合溶媒と、γ−ブチロラクトンとの混合溶剤も好ましい。この場合、混合割合としては、前者と後者の質量比が好ましくは70:30〜95:5とされる。
(S)成分の使用量は、特に限定されず、基板等に塗布可能な濃度で、塗布膜厚に応じて適宜設定されるものであるが、一般的にはレジスト組成物の固形分濃度が1〜20質量%、好ましくは2〜15質量%の範囲内となる様に用いられる。
[(S) component]
The resist composition of the present invention can be produced by dissolving the material in an organic solvent (hereinafter sometimes referred to as “(S) component”).
As the component (S), any component can be used as long as it can dissolve each component to be used to form a uniform solution. Conventionally, any one of known solvents for chemically amplified resists can be used. Two or more types can be appropriately selected and used.
For example, lactones such as γ-butyrolactone; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, methyl-n-pentyl ketone, methyl isopentyl ketone, and 2-heptanone; Monohydric alcohols; compounds having an ester bond, such as ethylene glycol monoacetate, diethylene glycol monoacetate, propylene glycol monoacetate, dipropylene glycol monoacetate, monomethyl ether, monoethyl of the polyhydric alcohols or compound having the ester bond Ether alkyl such as ether, monopropyl ether, monobutyl ether or monophenyl ether Derivatives of polyhydric alcohols such as compounds having a propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA) or propylene glycol monomethyl ether (PGME) among these]; cyclic ethers such as dioxane, methyl lactate, Esters such as ethyl lactate (EL), methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methyl pyruvate, ethyl pyruvate, methyl methoxypropionate, ethyl ethoxypropionate; anisole, ethyl benzyl ether, cresyl methyl ether, diphenyl ether, Aromatic organics such as dibenzyl ether, phenetol, butyl phenyl ether, ethylbenzene, diethylbenzene, pentylbenzene, isopropylbenzene, toluene, xylene, cymene, mesitylene A solvent etc. can be mentioned.
These organic solvents may be used independently and may be used as 2 or more types of mixed solvents.
Among these, γ-butyrolactone, propylene glycol monomethyl ether acetate (PGMEA), propylene glycol monomethyl ether (PGME), cyclohexanone, and EL are preferable.
Moreover, the mixed solvent which mixed PGMEA and the polar solvent is also preferable. The blending ratio (mass ratio) may be appropriately determined in consideration of the compatibility between PGMEA and the polar solvent, preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. It is preferable to be within the range. For example, when EL is blended as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: EL is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2. Moreover, when mix | blending PGME as a polar solvent, the mass ratio of PGMEA: PGME becomes like this. Preferably it is 1: 9-9: 1, More preferably, it is 2: 8-8: 2, More preferably, it is 3: 7-7: 3. Further, when PGME and cyclohexanone are blended as polar solvents, the mass ratio of PGMEA: (PGME + cyclohexanone) is preferably 1: 9 to 9: 1, more preferably 2: 8 to 8: 2, and even more preferably 3. : 7 to 7: 3.
In addition, as the component (S), PGMEA, EL or a mixed solvent of PGMEA and a polar solvent and a mixed solvent of γ-butyrolactone are also preferable. In this case, the mixing ratio of the former and the latter is preferably 70:30 to 95: 5.
The amount of the component (S) used is not particularly limited and is a concentration that can be applied to a substrate or the like, and is appropriately set according to the coating film thickness. Generally, the solid content concentration of the resist composition is It is used in a range of 1 to 20% by mass, preferably 2 to 15% by mass.
≪レジストパターン形成方法≫
本発明のレジストパターン形成方法は、支持体上に、前記本発明のレジスト組成物を用いてレジスト膜を形成する工程、前記レジスト膜を露光する工程、及び前記レジスト膜を現像してレジストパターンを形成する工程を含む。
本発明のレジストパターン形成方法は、例えば以下のようにして行うことができる。
すなわち、まず、支持体上に、前記本発明のレジスト組成物をスピンナーなどで塗布し、ベーク(ポストアプライベーク(PAB))処理を、たとえば80〜150℃の温度条件にて40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施してレジスト膜を形成する。
次に、該レジスト膜に対し、例えばArF露光装置、電子線描画装置、EUV露光装置等の露光装置を用いて、所定のパターンが形成されたマスク(マスクパターン)を介した露光、またはマスクパターンを介さない電子線の直接照射による描画等による選択的露光を行った後、ベーク(ポストエクスポージャーベーク(PEB))処理を、たとえば80〜150℃の温度条件にて40〜120秒間、好ましくは60〜90秒間施す。
次に、前記レジスト膜を現像処理する。
現像処理は、アルカリ現像プロセスの場合は、アルカリ現像液を用い、溶剤現像プロセスの場合は、有機溶剤を含有する現像液(有機系現像液)用いて行う。
現像処理後、好ましくはリンス処理を行う。リンス処理は、アルカリ現像プロセスの場合は、純水を用いた水リンスが好ましく、溶剤現像プロセスの場合は、有機溶剤を含有するリンス液を用いることが好ましい。
溶剤現像プロセスの場合、前記現像処理またはリンス処理の後に、パターン上に付着している現像液またはリンス液を超臨界流体により除去する処理を行ってもよい。
現像処理後またはリンス処理後、乾燥を行う。また、場合によっては、上記現像処理後にベーク処理(ポストベーク)を行ってもよい。このようにして、レジストパターンを得ることができる。
≪Resist pattern formation method≫
The resist pattern forming method of the present invention includes a step of forming a resist film on a support using the resist composition of the present invention, a step of exposing the resist film, and developing the resist film to form a resist pattern. Forming.
The resist pattern forming method of the present invention can be performed, for example, as follows.
That is, first, the resist composition of the present invention is applied onto a support with a spinner or the like, and baking (post-apply bake (PAB)) treatment is performed, for example, at a temperature of 80 to 150 ° C. for 40 to 120 seconds. Preferably, it is applied for 60 to 90 seconds to form a resist film.
Next, the resist film is exposed through a mask (mask pattern) on which a predetermined pattern is formed using an exposure apparatus such as an ArF exposure apparatus, an electron beam drawing apparatus, or an EUV exposure apparatus, or a mask pattern. After performing selective exposure by drawing or the like by direct irradiation with an electron beam without passing through, baking (post-exposure baking (PEB)) treatment is performed, for example, at a temperature of 80 to 150 ° C. for 40 to 120 seconds, preferably 60 Apply for ~ 90 seconds.
Next, the resist film is developed.
The development treatment is performed using an alkaline developer in the case of an alkali development process, and using a developer (organic developer) containing an organic solvent in the case of a solvent development process.
A rinsing treatment is preferably performed after the development treatment. The rinse treatment is preferably a water rinse using pure water in the case of an alkali development process, and is preferably a rinse solution containing an organic solvent in the case of a solvent development process.
In the case of a solvent development process, after the development process or the rinse process, a process of removing the developer or rinse liquid adhering to the pattern with a supercritical fluid may be performed.
Drying is performed after development or rinsing. In some cases, a baking process (post-bake) may be performed after the development process. In this way, a resist pattern can be obtained.
支持体としては、特に限定されず、従来公知のものを用いることができ、例えば、電子部品用の基板や、これに所定の配線パターンが形成されたもの等を例示することができる。より具体的には、シリコンウェーハ、銅、クロム、鉄、アルミニウム等の金属製の基板や、ガラス基板等が挙げられる。配線パターンの材料としては、例えば銅、アルミニウム、ニッケル、金等が使用可能である。
また、支持体としては、上述のような基板上に、無機系および/または有機系の膜が設けられたものであってもよい。無機系の膜としては、無機反射防止膜(無機BARC)が挙げられる。有機系の膜としては、有機反射防止膜(有機BARC)や多層レジスト法における下層有機膜等の有機膜が挙げられる。
ここで、多層レジスト法とは、基板上に、少なくとも一層の有機膜(下層有機膜)と、少なくとも一層のレジスト膜(上層レジスト膜)とを設け、上層レジスト膜に形成したレジストパターンをマスクとして下層有機膜のパターニングを行う方法であり、高アスペクト比のパターンを形成できるとされている。すなわち、多層レジスト法によれば、下層有機膜により所要の厚みを確保できるため、レジスト膜を薄膜化でき、高アスペクト比の微細パターン形成が可能となる。
多層レジスト法には、基本的に、上層レジスト膜と、下層有機膜との二層構造とする方法(2層レジスト法)と、上層レジスト膜と下層有機膜との間に一層以上の中間層(金属薄膜等)を設けた三層以上の多層構造とする方法(3層レジスト法)とに分けられる。
The support is not particularly limited, and a conventionally known one can be used, and examples thereof include a substrate for electronic components and a substrate on which a predetermined wiring pattern is formed. More specifically, a silicon substrate, a metal substrate such as copper, chromium, iron, and aluminum, a glass substrate, and the like can be given. As a material for the wiring pattern, for example, copper, aluminum, nickel, gold or the like can be used.
Further, the support may be a substrate in which an inorganic and / or organic film is provided on the above-described substrate. An inorganic antireflection film (inorganic BARC) is an example of the inorganic film. Examples of the organic film include organic films such as an organic antireflection film (organic BARC) and a lower organic film in a multilayer resist method.
Here, the multilayer resist method is a method in which at least one organic film (lower organic film) and at least one resist film (upper resist film) are provided on a substrate, and the resist pattern formed on the upper resist film is used as a mask. This is a method of patterning a lower organic film, and it is said that a pattern with a high aspect ratio can be formed. That is, according to the multilayer resist method, the required thickness can be secured by the lower organic film, so that the resist film can be thinned and a fine pattern with a high aspect ratio can be formed.
In the multilayer resist method, basically, a method of forming a two-layer structure of an upper resist film and a lower organic film (two-layer resist method), and one or more intermediate layers between the upper resist film and the lower organic film And a method of forming a multilayer structure of three or more layers (metal thin film etc.) (three-layer resist method).
露光に用いる波長は、特に限定されず、ArFエキシマレーザー、KrFエキシマレーザー、F2エキシマレーザー、EUV(極紫外線)、VUV(真空紫外線)、EB(電子線)、X線、軟X線等の放射線を用いて行うことができる。前記レジスト組成物は、KrFエキシマレーザー、ArFエキシマレーザー、EBまたはEUV用としての有用性が高い。 The wavelength used for the exposure is not particularly limited, and ArF excimer laser, KrF excimer laser, F 2 excimer laser, EUV (extreme ultraviolet), VUV (vacuum ultraviolet), EB (electron beam), X-ray, soft X-ray, etc. Can be done using radiation. The resist composition is highly useful for KrF excimer laser, ArF excimer laser, EB or EUV.
レジスト膜の露光方法は、空気や窒素等の不活性ガス中で行う通常の露光(ドライ露光)であってもよく、液浸露光(Liquid Immersion Lithography)であってもよい。
液浸露光は、予めレジスト膜と露光装置の最下位置のレンズ間を、空気の屈折率よりも大きい屈折率を有する溶媒(液浸媒体)で満たし、その状態で露光(浸漬露光)を行う露光方法である。
液浸媒体としては、空気の屈折率よりも大きく、かつ露光されるレジスト膜の有する屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒が好ましい。かかる溶媒の屈折率としては、前記範囲内であれば特に制限されない。
空気の屈折率よりも大きく、かつ前記レジスト膜の屈折率よりも小さい屈折率を有する溶媒としては、例えば、水、フッ素系不活性液体、シリコン系溶剤、炭化水素系溶剤等が挙げられる。
フッ素系不活性液体の具体例としては、C3HCl2F5、C4F9OCH3、C4F9OC2H5、C5H3F7等のフッ素系化合物を主成分とする液体等が挙げられ、沸点が70〜180℃のものが好ましく、80〜160℃のものがより好ましい。フッ素系不活性液体が上記範囲の沸点を有するものであると、露光終了後に、液浸に用いた媒体の除去を、簡便な方法で行えることから好ましい。
フッ素系不活性液体としては、特に、アルキル基の水素原子が全てフッ素原子で置換されたパーフロオロアルキル化合物が好ましい。パーフロオロアルキル化合物としては、具体的には、パーフルオロアルキルエーテル化合物やパーフルオロアルキルアミン化合物を挙げることができる。
さらに、具体的には、前記パーフルオロアルキルエーテル化合物としては、パーフルオロ(2−ブチル−テトラヒドロフラン)(沸点102℃)を挙げることができ、前記パーフルオロアルキルアミン化合物としては、パーフルオロトリブチルアミン(沸点174℃)を挙げることができる。
液浸媒体としては、コスト、安全性、環境問題、汎用性等の観点から、水が好ましく用いられる。
The exposure method of the resist film may be normal exposure (dry exposure) performed in an inert gas such as air or nitrogen, or may be immersion exposure (Liquid Immersion Lithography).
In immersion exposure, the space between the resist film and the lens at the lowest position of the exposure apparatus is previously filled with a solvent (immersion medium) having a refractive index larger than that of air, and exposure (immersion exposure) is performed in that state. It is an exposure method.
As the immersion medium, a solvent having a refractive index larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist film to be exposed is preferable. The refractive index of such a solvent is not particularly limited as long as it is within the above range.
Examples of the solvent having a refractive index larger than the refractive index of air and smaller than the refractive index of the resist film include water, a fluorine-based inert liquid, a silicon-based solvent, and a hydrocarbon-based solvent.
Specific examples of the fluorine-based inert liquid include a fluorine-based compound such as C 3 HCl 2 F 5 , C 4 F 9 OCH 3 , C 4 F 9 OC 2 H 5 , and C 5 H 3 F 7 as a main component. Examples thereof include liquids, and those having a boiling point of 70 to 180 ° C are preferable, and those having a boiling point of 80 to 160 ° C are more preferable. It is preferable that the fluorine-based inert liquid has a boiling point in the above range since the medium used for immersion can be removed by a simple method after the exposure is completed.
As the fluorine-based inert liquid, a perfluoroalkyl compound in which all hydrogen atoms of the alkyl group are substituted with fluorine atoms is particularly preferable. Specific examples of the perfluoroalkyl compound include a perfluoroalkyl ether compound and a perfluoroalkylamine compound.
More specifically, examples of the perfluoroalkyl ether compound include perfluoro (2-butyl-tetrahydrofuran) (boiling point: 102 ° C.). Examples of the perfluoroalkylamine compound include perfluorotributylamine ( Boiling point of 174 ° C.).
As the immersion medium, water is preferably used from the viewpoints of cost, safety, environmental problems, versatility, and the like.
アルカリ現像プロセスで現像処理に用いるアルカリ現像液としては、例えば0.1〜10質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液が挙げられる。
溶剤現像プロセスで現像処理に用いる有機系現像液が含有する有機溶剤としては、(A)成分(露光前の(A)成分)を溶解し得るものであればよく、公知の有機溶剤の中から適宜選択できる。具体的には、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、エーテル系溶剤等の極性溶剤又は炭化水素系溶剤を用いることができる。
有機系現像液には、必要に応じて公知の添加剤を配合できる。該添加剤としてはたとえば界面活性剤が挙げられる。界面活性剤としては、特に限定されないが、たとえばイオン性や非イオン性のフッ素系及び/又はシリコン系界面活性剤等を用いることができる。
界面活性剤を配合する場合、その配合量は、有機系現像液の全量に対して、通常0.001〜5質量%であり、0.005〜2質量%が好ましく、0.01〜0.5質量%がより好ましい。
現像処理は、公知の現像方法により実施でき、該方法としてはたとえば現像液中に支持体を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、支持体表面に現像液を表面張力によって盛り上げて一定時間静止する方法(パドル法)、支持体表面に現像液を噴霧する方法(スプレー法)、一定速度で回転している支持体上に一定速度で現像液塗出ノズルをスキャンしながら現像液を塗出し続ける方法(ダイナミックディスペンス法)等が挙げられる。
Examples of the alkali developer used for the development treatment in the alkali development process include a 0.1 to 10% by mass tetramethylammonium hydroxide (TMAH) aqueous solution.
The organic solvent contained in the organic developer used for the development process in the solvent development process is not particularly limited as long as it can dissolve the component (A) (component (A) before exposure). It can be selected as appropriate. Specifically, polar solvents or hydrocarbon solvents such as ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents, ether solvents and the like can be used.
A known additive can be blended in the organic developer as required. Examples of the additive include a surfactant. The surfactant is not particularly limited. For example, ionic or nonionic fluorine-based and / or silicon-based surfactants can be used.
When the surfactant is blended, the blending amount is usually 0.001 to 5% by mass, preferably 0.005 to 2% by mass, and 0.01 to 0. 0% with respect to the total amount of the organic developer. 5 mass% is more preferable.
The development treatment can be carried out by a known development method, for example, a method in which a support is immersed in a developer for a certain period of time (dip method), and the developer is raised on the surface of the support by surface tension and left stationary for a certain period of time. Method (Paddle method), Method of spraying developer on the surface of support (spray method), Continuous application of developer while scanning developer coating nozzle at constant speed on support rotating at constant speed And a method (dynamic dispensing method).
溶剤現像プロセスで現像処理後のリンス処理に用いるリンス液が含有する有機溶剤としては、たとえば前記有機系現像液が含有する有機溶剤として挙げた有機溶剤のうち、レジストパターンを溶解しにくいものを適宜選択して使用できる。通常、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤およびエーテル系溶剤から選択される少なくとも1種類の溶剤を使用する。これらのなかでも、炭化水素系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、アルコール系溶剤及びアミド系溶剤から選択される少なくとも1種類が好ましく、アルコール系溶剤およびエステル系溶剤から選択される少なくとも1種類がより好ましく、アルコール系溶剤が特に好ましい。
リンス液を用いたリンス処理(洗浄処理)は、公知のリンス方法により実施できる。該方法としては、たとえば一定速度で回転している支持体上にリンス液を塗出し続ける方法(回転塗布法)、リンス液中に支持体を一定時間浸漬する方法(ディップ法)、支持体表面にリンス液を噴霧する方法(スプレー法)等が挙げられる。
As the organic solvent contained in the rinsing liquid used for the rinsing treatment after the development process in the solvent development process, for example, among the organic solvents mentioned as the organic solvent contained in the organic developer, those which are difficult to dissolve the resist pattern are appropriately used. You can select and use. Usually, at least one solvent selected from hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents, amide solvents and ether solvents is used. Among these, at least one selected from hydrocarbon solvents, ketone solvents, ester solvents, alcohol solvents and amide solvents is preferable, and at least one selected from alcohol solvents and ester solvents is preferable. More preferred are alcohol solvents.
The rinse treatment (washing treatment) using the rinse liquid can be performed by a known rinse method. Examples of the method include a method of continuously applying a rinsing liquid on a support rotating at a constant speed (rotary coating method), a method of immersing the support in a rinsing liquid for a predetermined time (dip method), and the surface of the support. And a method of spraying a rinse liquid (spray method).
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。
本実施例では、化学式(1)で表される化合物を「化合物(1)」と表記し、他の化学式で表される化合物についても同様に記載する。
尚、NMRによる分析において、1H−NMRの内部標準及び13C−NMRの内部標準はテトラメチルシラン(TMS)である。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited by these examples.
In this example, the compound represented by the chemical formula (1) is referred to as “compound (1)”, and the same applies to compounds represented by other chemical formulas.
In the analysis by NMR, the internal standard of 1 H-NMR and the internal standard of 13 C-NMR is tetramethylsilane (TMS).
(実施例1:高分子化合物3の製造例)
第一の前駆体ポリマーを得る工程:
温度計、還流管及び窒素導入管を繋いだセパラブルフラスコ内で、40.00g(126.5mmol)の化合物1と、57.43g(245.1mmol)の化合物2と、16.99g(39.00mmol)の化合物3とを、143.9gのメチルエチルケトンとシクロヘキサノンとの混合溶剤(MEK/CH)に溶解させた。この溶液に、重合開始剤としてアゾビスイソ酪酸ジメチル(V−601)28.74mmolを添加して溶解させた。次いで、これを、79.75gのMEK/CHに、窒素雰囲気下、4時間かけて滴下して反応を行った。滴下終了後、反応液を1時間加熱しながら撹拌し、その後、反応液を室温まで冷却した。次いで、得られた反応重合液を、大量のn−ヘプタンに滴下して重合体を析出させる操作を行い、沈殿した白色粉体をろ別し、メタノールにて洗浄、乾燥することにより高分子化合物1(第一の前駆体ポリマー)79.10gを得た。
Example 1: Production Example of Polymer Compound 3
Obtaining a first precursor polymer:
In a separable flask connected with a thermometer, a reflux tube, and a nitrogen introduction tube, 40.00 g (126.5 mmol) of Compound 1, 57.43 g (245.1 mmol) of Compound 2, and 16.99 g (39. 00 mmol) of compound 3 was dissolved in 143.9 g of a mixed solvent of methyl ethyl ketone and cyclohexanone (MEK / CH). To this solution, 28.74 mmol of dimethyl azobisisobutyrate (V-601) was added and dissolved as a polymerization initiator. Next, this was dropped into 79.75 g MEK / CH over 4 hours in a nitrogen atmosphere to carry out the reaction. After completion of the dropwise addition, the reaction solution was stirred for 1 hour while heating, and then the reaction solution was cooled to room temperature. Subsequently, the obtained reaction polymerization liquid is dropped into a large amount of n-heptane, and a polymer is precipitated. The precipitated white powder is filtered off, washed with methanol and dried to obtain a polymer compound. 1 (first precursor polymer) 79.10 g was obtained.
アミン反応工程:
39.5gの高分子化合物1をナスフラスコに入れ、2.87gの化合物4(アミン)と、158gのアセトニトリルと、158gのn−ヘプタンとを添加して30分間撹拌した後、アセトニトリル層を抽出した。抽出したアセトニトリル層を、大量のジイソプロピルエーテルに滴下して重合体を析出させる操作を行い、沈殿した白色粉体をろ別し、乾燥することにより高分子化合物2(第二の前駆体ポリマー)33.1gを得た。
[pKaについて]
化合物4(アミン)における共役酸(第二のアンモニウムカチオン)のpKaは10.98であり、高分子化合物1におけるアンモニウムカチオン(第一のアンモニウムカチオン)のpKaは6.28である。すなわち、該共役酸(第二のアンモニウムカチオン)は、第一のアンモニウムカチオンよりもpKaが大きい。
[疎水性について]
高分子化合物2におけるアンモニウムカチオン(第二のアンモニウムカチオン)の保持時間は2.2分間であり、高分子化合物1における第一のアンモニウムカチオンの保持時間は3.6分間である。すなわち、第二のアンモニウムカチオンは、第一のアンモニウムカチオンよりも疎水性が低い。
Amine reaction process:
39.5 g of polymer compound 1 was placed in an eggplant flask, 2.87 g of compound 4 (amine), 158 g of acetonitrile and 158 g of n-heptane were added and stirred for 30 minutes, and then the acetonitrile layer was extracted. did. The extracted acetonitrile layer was dropped into a large amount of diisopropyl ether, and a polymer was precipitated. The precipitated white powder was filtered off and dried to obtain polymer compound 2 (second precursor polymer) 33. 0.1 g was obtained.
[About pKa]
The pKa of the conjugate acid (second ammonium cation) in compound 4 (amine) is 10.98, and the pKa of the ammonium cation (first ammonium cation) in polymer compound 1 is 6.28. That is, the conjugate acid (second ammonium cation) has a larger pKa than the first ammonium cation.
[About hydrophobicity]
The retention time of the ammonium cation (second ammonium cation) in the polymer compound 2 is 2.2 minutes, and the retention time of the first ammonium cation in the polymer compound 1 is 3.6 minutes. That is, the second ammonium cation is less hydrophobic than the first ammonium cation.
塩交換工程:
33.1gの高分子化合物2をナスフラスコに入れ、6.11gの化合物5と、132gのジクロロメタンと、132gの水とを添加して30分間撹拌した後、有機層を抽出した。抽出した有機層を、大量のn−ヘプタンに滴下して重合体を析出させる操作を行い、沈殿した白色粉体をろ別し、乾燥することにより高分子化合物3を33.1g得た。
この高分子化合物3について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は12400であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.56であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n=44.2/41.5/14.3であった。
[疎水性について]
高分子化合物2における第二のアンモニウムカチオンの保持時間は2.2分間であり、化合物5におけるスルホニウムカチオンの保持時間は2.6分間である。すなわち、第二のアンモニウムカチオンは、該スルホニウムカチオンよりも疎水性が低い。
Salt exchange process:
33.1 g of the polymer compound 2 was put in an eggplant flask, 6.11 g of the compound 5, 132 g of dichloromethane and 132 g of water were added and stirred for 30 minutes, and then the organic layer was extracted. The extracted organic layer was dropped into a large amount of n-heptane to precipitate a polymer, and the precipitated white powder was filtered and dried to obtain 33.1 g of polymer compound 3.
About this high molecular compound 3, the mass mean molecular weight (Mw) of standard polystyrene conversion calculated | required by GPC measurement was 12400, and molecular weight dispersion degree (Mw / Mn) was 1.56. The copolymer composition ratio (ratio of each structural unit in the structural formula (molar ratio)) determined by carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) is 1 / m / n = 44.2 / 41. 5 / 14.3.
[About hydrophobicity]
The retention time of the second ammonium cation in the polymer compound 2 is 2.2 minutes, and the retention time of the sulfonium cation in the compound 5 is 2.6 minutes. That is, the second ammonium cation is less hydrophobic than the sulfonium cation.
(比較例1)
39.5gの高分子化合物1をナスフラスコに入れ、7.03gの化合物5と、158gのジクロロメタンと、158gの水とを添加して30分間撹拌した後、有機層を抽出した。抽出した有機層を、大量のn−ヘプタンに滴下して重合体を析出させる操作を行ったが、高分子化合物1が回収されるのみで、高分子化合物3は得られなかった。
回収された高分子化合物1について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は12600であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.62であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n=44.0/41.8/14.2であった。
[疎水性について]
高分子化合物1におけるアンモニウムカチオンの保持時間は3.6分間であり、化合物5におけるスルホニウムカチオンの保持時間は2.6分間である。すなわち、高分子化合物1におけるアンモニウムカチオンの方が、該スルホニウムカチオンよりも疎水性が高い。
(Comparative Example 1)
39.5 g of the polymer compound 1 was put in an eggplant flask, 7.03 g of the compound 5, 158 g of dichloromethane and 158 g of water were added and stirred for 30 minutes, and then the organic layer was extracted. The extracted organic layer was dropped into a large amount of n-heptane to precipitate a polymer, but only the polymer compound 1 was recovered, but the polymer compound 3 was not obtained.
The recovered polymer compound 1 had a standard polystyrene equivalent mass average molecular weight (Mw) of 12600 determined by GPC measurement and a molecular weight dispersity (Mw / Mn) of 1.62. The copolymer composition ratio (ratio (molar ratio) of each structural unit in the structural formula) determined by carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) was 1 / m / n = 44.0 / 41. 8 / 14.2.
[About hydrophobicity]
The retention time of ammonium cation in polymer compound 1 is 3.6 minutes, and the retention time of sulfonium cation in compound 5 is 2.6 minutes. That is, the ammonium cation in the polymer compound 1 is more hydrophobic than the sulfonium cation.
(比較例2)
温度計、還流管及び窒素導入管を繋いだセパラブルフラスコ内で、10.00g (31.61mmol)の化合物1と、14.36g (61.27mmol)の化合物2と、4.55g (9.75mmol)の化合物6とを、36.35gのメチルエチルケトンとシクロヘキサノンとの混合溶剤(MEK/CH)に溶解させた。この溶液に、重合開始剤としてアゾビスイソ酪酸ジメチル(V−601)7.18mmolを添加して溶解させた。次いで、これを、20.15gのMEK/CHに、窒素雰囲気下、4時間かけて滴下して反応を行った。滴下終了後、反応液を1時間加熱しながら撹拌すると、白色固体を生じた。
この白色固体をろ別し、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により分析を行ったところ、化合物2の脱保護が確認され、高分子化合物3は得られなかった。加えて、質量平均分子量(Mw)、分子量分散度(Mw/Mn)及び共重合組成比は測定不可であった。
(Comparative Example 2)
In a separable flask connected with a thermometer, a reflux tube, and a nitrogen introduction tube, 10.00 g (31.61 mmol) of Compound 1, 14.36 g (61.27 mmol) of Compound 2, and 4.55 g (9. 75 mmol) of Compound 6 was dissolved in 36.35 g of a mixed solvent of methyl ethyl ketone and cyclohexanone (MEK / CH). To this solution, 7.18 mmol of dimethyl azobisisobutyrate (V-601) was added and dissolved as a polymerization initiator. Next, this was dropped into 20.15 g of MEK / CH over 4 hours in a nitrogen atmosphere to carry out the reaction. After completion of the dropwise addition, the reaction solution was stirred for 1 hour while heating to produce a white solid.
This white solid was separated by filtration and analyzed by carbon 13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR). As a result, deprotection of compound 2 was confirmed, and polymer compound 3 was not obtained. In addition, mass average molecular weight (Mw), molecular weight dispersity (Mw / Mn) and copolymer composition ratio were not measurable.
(実施例2:高分子化合物7の製造例)
第一の前駆体ポリマーを得る工程:
温度計、還流管及び窒素導入管を繋いだセパラブルフラスコ内で、40.00g(126.5mmol)の化合物1と、57.43g(245.1mmol)の化合物2と、19.21g(39.00mmol)の化合物7とを、146.7gのメチルエチルケトンとシクロヘキサノンとの混合溶剤(MEK/CH)に溶解させた。この溶液に、重合開始剤としてアゾビスイソ酪酸ジメチル(V−601)28.74mmolを添加して溶解させた。次いで、これを、81.30gのMEK/CHに、窒素雰囲気下、4時間かけて 滴下して反応を行った。滴下終了後、反応液を1時間加熱しながら撹拌し、その後、反応液を室温まで冷却した。次いで、得られた反応重合液を、大量のn−ヘプタンに滴下して重合体を析出させる操作を行い、沈殿した白色粉体をろ別し、メタノールにて洗浄、乾燥することにより高分子化合物4(第三の前駆体ポリマー)81.2gを得た。
次に、81.2gの高分子化合物4をナスフラスコに入れ、21.2gの化合物8(塩)と、325gのMEKと、325gの水とを添加して30分間撹拌した後、有機層を抽出した。抽出した有機層を、大量のn−ヘプタンに滴下して重合体を析出させる操作を行い、沈殿した白色粉体をろ別し、乾燥することにより高分子化合物5(第一の前駆体ポリマー)73.3gを得た。
[疎水性について]
高分子化合物4におけるスルホニウムカチオンの保持時間は2.7分間であり、化合物8(塩)におけるアンモニウムカチオン(第一のアンモニウムカチオン)の保持時間は3.6分間である。すなわち、第一のアンモニウムカチオンは、該スルホニウムカチオンよりも疎水性が高い。
(Example 2: Production Example of Polymer Compound 7)
Obtaining a first precursor polymer:
In a separable flask connected with a thermometer, a reflux tube, and a nitrogen introduction tube, 40.00 g (126.5 mmol) of Compound 1, 57.43 g (245.1 mmol) of Compound 2, and 19.21 g (39. 00 mmol) of Compound 7 was dissolved in 146.7 g of a mixed solvent of methyl ethyl ketone and cyclohexanone (MEK / CH). To this solution, 28.74 mmol of dimethyl azobisisobutyrate (V-601) was added and dissolved as a polymerization initiator. Next, this was dropped into 81.30 g of MEK / CH over 4 hours in a nitrogen atmosphere to react. After completion of the dropwise addition, the reaction solution was stirred for 1 hour while heating, and then the reaction solution was cooled to room temperature. Subsequently, the obtained reaction polymerization liquid is dropped into a large amount of n-heptane, and a polymer is precipitated. The precipitated white powder is filtered off, washed with methanol and dried to obtain a polymer compound. 41.2 (3rd precursor polymer) was obtained.
Next, 81.2 g of the polymer compound 4 was placed in an eggplant flask, 21.2 g of compound 8 (salt), 325 g of MEK and 325 g of water were added and stirred for 30 minutes, and then the organic layer was removed. Extracted. The extracted organic layer is dropped into a large amount of n-heptane to precipitate a polymer, and the precipitated white powder is filtered off and dried to obtain polymer compound 5 (first precursor polymer). 73.3 g was obtained.
[About hydrophobicity]
The retention time of the sulfonium cation in the polymer compound 4 is 2.7 minutes, and the retention time of the ammonium cation (first ammonium cation) in the compound 8 (salt) is 3.6 minutes. That is, the first ammonium cation is more hydrophobic than the sulfonium cation.
アミン反応工程:
前記高分子化合物1の代わりに、前記高分子化合物5を用いた以外は、実施例1におけるアミン反応工程(アミンとして化合物4を使用)と同様にして、高分子化合物6(第二の前駆体ポリマー;化学構造は前記高分子化合物2と同様)を得た。
[pKaについて]
化合物4(アミン)における共役酸(第二のアンモニウムカチオン)のpKaは10.98であり、高分子化合物5におけるアンモニウムカチオン(第一のアンモニウムカチオン)のpKaは6.28である。すなわち、該共役酸(第二のアンモニウムカチオン)は、第一のアンモニウムカチオンよりもpKaが大きい。
[疎水性について]
高分子化合物6におけるアンモニウムカチオン(第二のアンモニウムカチオン)の保持時間は2.2分間であり、高分子化合物5における第一のアンモニウムカチオンの保持時間は3.6分間である。すなわち、第二のアンモニウムカチオンは、第一のアンモニウムカチオンよりも疎水性が低い。
Amine reaction process:
A polymer compound 6 (second precursor) was used in the same manner as in the amine reaction step (using compound 4 as an amine) in Example 1 except that the polymer compound 5 was used instead of the polymer compound 1. Polymer; chemical structure was the same as that of the polymer compound 2).
[About pKa]
The pKa of the conjugate acid (second ammonium cation) in compound 4 (amine) is 10.98, and the pKa of the ammonium cation (first ammonium cation) in polymer compound 5 is 6.28. That is, the conjugate acid (second ammonium cation) has a larger pKa than the first ammonium cation.
[About hydrophobicity]
The retention time of the ammonium cation (second ammonium cation) in the polymer compound 6 is 2.2 minutes, and the retention time of the first ammonium cation in the polymer compound 5 is 3.6 minutes. That is, the second ammonium cation is less hydrophobic than the first ammonium cation.
塩交換工程:
前記高分子化合物2の代わりに、前記高分子化合物6を用いた以外は、実施例1における塩交換工程と同様にして、高分子化合物7(化学構造は前記高分子化合物3と同様)を得た。
この高分子化合物7について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は12600であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.54であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n=43.8/42.0/14.2であった。
[疎水性について]
高分子化合物6における第二のアンモニウムカチオンの保持時間は2.2分間であり、化合物5におけるスルホニウムカチオンの保持時間は2.6分間である。すなわち、第二のアンモニウムカチオンは、該スルホニウムカチオンよりも疎水性が低い。
Salt exchange process:
A polymer compound 7 (chemical structure is the same as that of the polymer compound 3) is obtained in the same manner as in the salt exchange step in Example 1 except that the polymer compound 6 is used instead of the polymer compound 2. It was.
With respect to this polymer compound 7, the standard polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) determined by GPC measurement was 12600, and the molecular weight dispersity (Mw / Mn) was 1.54. The copolymer composition ratio (ratio of each structural unit in the structural formula (molar ratio)) determined by carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) was 1 / m / n = 43.8 / 42. 0.0 / 14.2.
[About hydrophobicity]
The retention time of the second ammonium cation in the polymer compound 6 is 2.2 minutes, and the retention time of the sulfonium cation in the compound 5 is 2.6 minutes. That is, the second ammonium cation is less hydrophobic than the sulfonium cation.
(比較例3)
5.00gの高分子化合物4をナスフラスコに入れ、0.84gの化合物5と、20.0gのジクロロメタンと、20.0gの水とを添加して30分間撹拌した後、有機層を抽出した。抽出した有機層を、大量のn−ヘプタンに滴下して重合体を析出させる操作を行ったが、高分子化合物4が回収されるのみで、高分子化合物3は得られなかった。
回収された高分子化合物4について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は12900であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.71であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n=45.1/40.4/14.5であった。
[疎水性について]
高分子化合物4におけるスルホニウムカチオンの保持時間は2.7分間であり、化合物5におけるスルホニウムカチオンの保持時間は2.6分間である。すなわち、高分子化合物4におけるスルホニウムカチオンの方が、化合物5におけるスルホニウムカチオンよりも疎水性が高い。
(Comparative Example 3)
5.00 g of polymer compound 4 was placed in an eggplant flask, 0.84 g of compound 5, 20.0 g of dichloromethane and 20.0 g of water were added and stirred for 30 minutes, and then the organic layer was extracted. . The extracted organic layer was dropped into a large amount of n-heptane to deposit a polymer, but only the polymer compound 4 was recovered, and the polymer compound 3 was not obtained.
With respect to the recovered polymer compound 4, the standard polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) determined by GPC measurement was 12900, and the molecular weight dispersity (Mw / Mn) was 1.71. The copolymer composition ratio (ratio of each structural unit in the structural formula (molar ratio)) determined by carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) is 1 / m / n = 45.1 / 40. 4 / 14.5.
[About hydrophobicity]
The retention time of the sulfonium cation in the polymer compound 4 is 2.7 minutes, and the retention time of the sulfonium cation in the compound 5 is 2.6 minutes. That is, the sulfonium cation in the polymer compound 4 is more hydrophobic than the sulfonium cation in the compound 5.
(比較例4)
高分子化合物1を用い、アミンとして前記化合物4の代わりに化合物9を用いた以外は、実施例1におけるアミン反応工程と同様にして、アセトニトリル層を抽出した。抽出したアセトニトリル層を、大量のジイソプロピルエーテルに滴下して重合体を析出させる操作を行ったが、高分子化合物1が回収されるのみで、高分子化合物8は得られなかった。
回収された高分子化合物1について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は12600であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.61であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n=44.1/41.9/14.0であった。
[pKaについて]
化合物9(アミン)における共役酸(アンモニウムカチオン)のpKaは4.25であり、高分子化合物1におけるアンモニウムカチオンのpKaは6.28である。すなわち、該共役酸(アンモニウムカチオン)は、高分子化合物1におけるアンモニウムカチオンよりもpKaが小さい。
[疎水性について]
高分子化合物8におけるアンモニウムカチオンの保持時間は6.0分間であり、高分子化合物1におけるアンモニウムカチオンの保持時間は3.6分間である。すなわち、高分子化合物8におけるアンモニウムカチオンは、高分子化合物1におけるアンモニウムカチオンよりも疎水性が高い。
(Comparative Example 4)
The acetonitrile layer was extracted in the same manner as in the amine reaction step in Example 1, except that the polymer compound 1 was used and the compound 9 was used as the amine instead of the compound 4. The extracted acetonitrile layer was dropped into a large amount of diisopropyl ether to perform the operation of precipitating the polymer, but only the polymer compound 1 was recovered, and the polymer compound 8 was not obtained.
The recovered polymer compound 1 had a mass average molecular weight (Mw) in terms of standard polystyrene determined by GPC measurement of 12600, and the molecular weight dispersity (Mw / Mn) was 1.61. The copolymer composition ratio (ratio of each structural unit in the structural formula (molar ratio)) determined by carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) was 1 / m / n = 44.1 / 41. 9 / 14.0.
[About pKa]
The pKa of the conjugate acid (ammonium cation) in compound 9 (amine) is 4.25, and the pKa of the ammonium cation in polymer compound 1 is 6.28. That is, the conjugate acid (ammonium cation) has a smaller pKa than the ammonium cation in the polymer compound 1.
[About hydrophobicity]
The retention time of the ammonium cation in the polymer compound 8 is 6.0 minutes, and the retention time of the ammonium cation in the polymer compound 1 is 3.6 minutes. That is, the ammonium cation in the polymer compound 8 is more hydrophobic than the ammonium cation in the polymer compound 1.
(実施例3)
第三の前駆体ポリマーを合成する際に、化合物1と化合物2と化合物7とに加えて、さらに化合物10を用いた以外は、実施例2と同様にして、第一の前駆体ポリマーを得る工程、アミン反応工程(アミンとして化合物4を使用)及び塩交換工程の操作をそれぞれ行い、高分子化合物9を得た。
この高分子化合物9について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は11700であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.80であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n/o=36.2/33.4/17.1/13.3であった。
(Example 3)
When synthesizing the third precursor polymer, the first precursor polymer is obtained in the same manner as in Example 2 except that Compound 10 is used in addition to Compound 1, Compound 2, and Compound 7. The polymer compound 9 was obtained by performing the steps of the step, the amine reaction step (using compound 4 as the amine) and the salt exchange step.
For this polymer compound 9, the weight average molecular weight (Mw) in terms of standard polystyrene determined by GPC measurement was 11700, and the molecular weight dispersity (Mw / Mn) was 1.80. The copolymer composition ratio (ratio of each structural unit in the structural formula (molar ratio)) determined by carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) is 1 / m / n / o = 36.2. /33.4/17.1/13.3.
(実施例4)
化合物2の代わりに化合物11を用いた以外は、実施例1と同様にして、第一の前駆体ポリマーを得る工程、アミン反応工程(アミンとして化合物4を使用)及び塩交換工程の操作をそれぞれ行い、高分子化合物10を得た。
この高分子化合物10について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は12000であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.76であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n=44.9/40.8/14.3であった。
Example 4
Except for using Compound 11 in place of Compound 2, the procedures for obtaining the first precursor polymer, the amine reaction step (using Compound 4 as the amine), and the salt exchange step were performed in the same manner as in Example 1. And the polymer compound 10 was obtained.
With respect to this polymer compound 10, the standard polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) determined by GPC measurement was 12000, and the molecular weight dispersity (Mw / Mn) was 1.76. The copolymer composition ratio (ratio of each structural unit in the structural formula (molar ratio)) determined by carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) is 1 / m / n = 44.9 / 40. .8 / 14.3.
(実施例5)
化合物2の代わりに化合物12を用いた以外は、実施例1と同様にして、第一の前駆体ポリマーを得る工程、アミン反応工程(アミンとして化合物4を使用)及び塩交換工程の操作をそれぞれ行い、高分子化合物11を得た。
この高分子化合物11について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は13500であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.59であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n=45.5/41.7/12.8であった。
(Example 5)
Except for using Compound 12 in place of Compound 2, the procedure for obtaining the first precursor polymer, the amine reaction step (using Compound 4 as the amine) and the salt exchange step were performed in the same manner as in Example 1. And the polymer compound 11 was obtained.
With respect to the polymer compound 11, the mass average molecular weight (Mw) in terms of standard polystyrene determined by GPC measurement was 13500, and the molecular weight dispersity (Mw / Mn) was 1.59. The copolymer composition ratio (ratio of each structural unit in the structural formula (molar ratio)) determined by carbon 13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) was 1 / m / n = 45.5 / 41. 7 / 12.8.
(実施例6)
第三の前駆体ポリマーを合成する際に、化合物1と化合物2と化合物3とに加えて、さらに化合物12を用いた以外は、実施例2と同様にして、第一の前駆体ポリマーを得る工程、アミン反応工程(アミンとして化合物4を使用)及び塩交換工程の操作をそれぞれ行い、高分子化合物12を得た。
この高分子化合物12について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は13700であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.83であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n/o=43.2/21.2/20.7/14.9であった。
(Example 6)
When synthesizing the third precursor polymer, the first precursor polymer is obtained in the same manner as in Example 2 except that Compound 12 is used in addition to Compound 1, Compound 2, and Compound 3. The polymer compound 12 was obtained by carrying out operations of a step, an amine reaction step (using compound 4 as an amine) and a salt exchange step.
With respect to this polymer compound 12, the standard polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) determined by GPC measurement was 13700, and the molecular weight dispersity (Mw / Mn) was 1.83. The copolymer composition ratio (ratio of each structural unit in the structural formula (molar ratio)) determined by carbon 13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) is 1 / m / n / o = 43.2. /21.2/20.7/14.9.
(実施例7)
化合物2の代わりに化合物13を用いた以外は、実施例1と同様にして、第一の前駆体ポリマーを得る工程、アミン反応工程(アミンとして化合物4を使用)及び塩交換工程の操作をそれぞれ行い、高分子化合物13を得た。
この高分子化合物13について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は13400であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.68であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n=46.2/41.5/12.3であった。
(Example 7)
Except that Compound 13 was used instead of Compound 2, the steps of obtaining the first precursor polymer, the amine reaction step (using Compound 4 as the amine) and the salt exchange step were performed in the same manner as in Example 1. And polymer compound 13 was obtained.
With respect to this polymer compound 13, the standard polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) determined by GPC measurement was 13400, and the molecular weight dispersity (Mw / Mn) was 1.68. The copolymer composition ratio (ratio of each structural unit in the structural formula (molar ratio)) determined by carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) was 1 / m / n = 46.2 / 41. It was .5 / 12.3.
(実施例8)
化合物5の代わりに化合物14を用いた以外は、実施例1と同様にして、第一の前駆体ポリマーを得る工程、アミン反応工程(アミンとして化合物4を使用)及び塩交換工程の操作をそれぞれ行い、高分子化合物14を得た。
この高分子化合物14について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は12500であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.56であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n=44.4/41.0/14.6であった。
[塩交換工程での疎水性の関係について]
高分子化合物2における第二のアンモニウムカチオンの保持時間は2.2分間であり、化合物14におけるスルホニウムカチオンの保持時間は2.3分間である。すなわち、第二のアンモニウムカチオンは、該スルホニウムカチオンよりも疎水性が低い。
(Example 8)
Except for using Compound 14 instead of Compound 5, the same procedures as in Example 1 were followed for the steps of obtaining the first precursor polymer, the amine reaction step (using Compound 4 as the amine), and the salt exchange step. And polymer compound 14 was obtained.
With respect to this polymer compound 14, the standard polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) determined by GPC measurement was 12500, and the molecular weight dispersity (Mw / Mn) was 1.56. The copolymer composition ratio (ratio of each structural unit in the structural formula (molar ratio)) determined by carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) was 1 / m / n = 44.4 / 41. 0.0 / 14.6.
[Relationship between hydrophobicity in salt exchange process]
The retention time of the second ammonium cation in the polymer compound 2 is 2.2 minutes, and the retention time of the sulfonium cation in the compound 14 is 2.3 minutes. That is, the second ammonium cation is less hydrophobic than the sulfonium cation.
(実施例9)
化合物1の代わりに化合物15を用いた以外は、実施例1と同様にして、第一の前駆体ポリマーを得る工程、アミン反応工程(アミンとして化合物4を使用)及び塩交換工程の操作をそれぞれ行い、高分子化合物15を得た。
この高分子化合物15について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は13100であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.60であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n=45.5/41.4/13.1であった。
Example 9
Except for using Compound 15 in place of Compound 1, the procedures for obtaining the first precursor polymer, the amine reaction step (using Compound 4 as the amine), and the salt exchange step were performed in the same manner as in Example 1. And polymer compound 15 was obtained.
With respect to this polymer compound 15, the standard polystyrene equivalent mass average molecular weight (Mw) determined by GPC measurement was 13100, and the molecular weight dispersity (Mw / Mn) was 1.60. The copolymer composition ratio (ratio of each structural unit in the structural formula (molar ratio)) determined by carbon 13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) was 1 / m / n = 45.5 / 41. 4 / 13.1.
(実施例10)
化合物1の代わりに化合物16を用いた以外は、実施例1と同様にして、第一の前駆体ポリマーを得る工程、アミン反応工程(アミンとして化合物4を使用)及び塩交換工程の操作をそれぞれ行い、高分子化合物16を得た。
この高分子化合物16について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は12000であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.81であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n=42.7/45.0/12.3であった。
(Example 10)
Except for using Compound 16 in place of Compound 1, the procedures for obtaining the first precursor polymer, the amine reaction step (using Compound 4 as the amine), and the salt exchange step were performed in the same manner as in Example 1. And polymer compound 16 was obtained.
With respect to this polymer compound 16, the standard polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) determined by GPC measurement was 12000, and the molecular weight dispersity (Mw / Mn) was 1.81. The copolymer composition ratio (ratio of each structural unit in the structural formula (molar ratio)) determined by carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) was 1 / m / n = 42.7 / 45. It was 0.0 / 122.3.
(実施例11)
化合物1の代わりに化合物17を用いた以外は、実施例1と同様にして、第一の前駆体ポリマーを得る工程、アミン反応工程(アミンとして化合物4を使用)及び塩交換工程の操作をそれぞれ行い、高分子化合物17を得た。
この高分子化合物17について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は12800であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.67であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n=43.0/44.9/12.1であった。
(Example 11)
Except for using Compound 17 in place of Compound 1, the procedures for obtaining the first precursor polymer, the amine reaction step (using Compound 4 as the amine), and the salt exchange step were performed in the same manner as in Example 1. And polymer compound 17 was obtained.
For this polymer compound 17, the weight average molecular weight (Mw) in terms of standard polystyrene determined by GPC measurement was 12800, and the molecular weight dispersity (Mw / Mn) was 1.67. The copolymer composition ratio (ratio of each structural unit in the structural formula (molar ratio)) determined by carbon 13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) was 1 / m / n = 43.0 / 44. 9 / 12.1.
(実施例12)
化合物3の代わりに化合物18を用いた以外は、実施例1と同様にして、第一の前駆体ポリマーを得る工程、アミン反応工程(アミンとして化合物4を使用)及び塩交換工程の操作をそれぞれ行い、高分子化合物18を得た。
この高分子化合物18について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は11500であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.71であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n=44.1/41.9/14.0であった。
(Example 12)
Except that Compound 18 was used instead of Compound 3, the steps of obtaining the first precursor polymer, the amine reaction step (using Compound 4 as the amine) and the salt exchange step were performed in the same manner as in Example 1. And polymer compound 18 was obtained.
With respect to this polymer compound 18, the weight average molecular weight (Mw) in terms of standard polystyrene determined by GPC measurement was 11,500, and the molecular weight dispersity (Mw / Mn) was 1.71. The copolymer composition ratio (ratio of each structural unit in the structural formula (molar ratio)) determined by carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) was 1 / m / n = 44.1 / 41. 9 / 14.0.
(実施例13)
化合物3の代わりに化合物19を用いた以外は、実施例1と同様にして、第一の前駆体ポリマーを得る工程、アミン反応工程(アミンとして化合物4を使用)及び塩交換工程の操作をそれぞれ行い、高分子化合物19を得た。
この高分子化合物19について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は12500であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.59であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n=44.5/41.8/13.7であった。
[アミン反応工程でのpKaの関係について]
化合物4(アミン)における共役酸(第二のアンモニウムカチオン)のpKaは10.98であり、第一の前駆体ポリマーにおける第一のアンモニウムカチオンのpKaは4.25である。すなわち、該共役酸(第二のアンモニウムカチオン)は、第一のアンモニウムカチオンよりもpKaが大きい。
[アミン反応工程での疎水性の関係について]
第二の前駆体ポリマーにおける第二のアンモニウムカチオンの保持時間は2.2分間であり、第一の前駆体ポリマーにおける第一のアンモニウムカチオンの保持時間は6.0分間である。すなわち、第二のアンモニウムカチオンは、第一のアンモニウムカチオンよりも疎水性が低い。
[塩交換工程での疎水性の関係について]
第二の前駆体ポリマーにおける第二のアンモニウムカチオンの保持時間は2.2分間であり、化合物5におけるスルホニウムカチオンの保持時間は2.6分間である。すなわち、第二のアンモニウムカチオンは、該スルホニウムカチオンよりも疎水性が低い。
(Example 13)
Except that Compound 19 was used instead of Compound 3, the steps of obtaining the first precursor polymer, the amine reaction step (using Compound 4 as the amine) and the salt exchange step were performed in the same manner as in Example 1. And polymer compound 19 was obtained.
With respect to this polymer compound 19, the weight average molecular weight (Mw) in terms of standard polystyrene determined by GPC measurement was 12500, and the molecular weight dispersity (Mw / Mn) was 1.59. The copolymer composition ratio (ratio of each structural unit in the structural formula (molar ratio)) determined by carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) is 1 / m / n = 44.5 / 41 8 / 13.7.
[Relationship of pKa in amine reaction process]
The pKa of the conjugate acid (second ammonium cation) in compound 4 (amine) is 10.98, and the pKa of the first ammonium cation in the first precursor polymer is 4.25. That is, the conjugate acid (second ammonium cation) has a larger pKa than the first ammonium cation.
[Relationship between hydrophobicity in amine reaction process]
The retention time of the second ammonium cation in the second precursor polymer is 2.2 minutes and the retention time of the first ammonium cation in the first precursor polymer is 6.0 minutes. That is, the second ammonium cation is less hydrophobic than the first ammonium cation.
[Relationship between hydrophobicity in salt exchange process]
The retention time of the second ammonium cation in the second precursor polymer is 2.2 minutes, and the retention time of the sulfonium cation in compound 5 is 2.6 minutes. That is, the second ammonium cation is less hydrophobic than the sulfonium cation.
(実施例14)
化合物3の代わりに化合物20を用いた以外は、実施例1と同様にして、第一の前駆体ポリマーを得る工程、アミン反応工程(アミンとして化合物4を使用)及び塩交換工程の操作をそれぞれ行い、高分子化合物20を得た。
この高分子化合物20について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は12500であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.61であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n=44.2/41.3/14.5であった。
[アミン反応工程でのpKaの関係について]
化合物4(アミン)における共役酸(第二のアンモニウムカチオン)のpKaは10.98であり、第一の前駆体ポリマーにおける第一のアンモニウムカチオンのpKaは6.23である。すなわち、該共役酸(第二のアンモニウムカチオン)は、第一のアンモニウムカチオンよりもpKaが大きい。
[アミン反応工程での疎水性の関係について]
第二の前駆体ポリマーにおける第二のアンモニウムカチオンの保持時間は2.2分間であり、第一の前駆体ポリマーにおける第一のアンモニウムカチオンの保持時間は12.9分間である。すなわち、第二のアンモニウムカチオンは、第一のアンモニウムカチオンよりも疎水性が低い。
[塩交換工程での疎水性の関係について]
第二の前駆体ポリマーにおける第二のアンモニウムカチオンの保持時間は2.2分間であり、化合物5におけるスルホニウムカチオンの保持時間は2.6分間である。すなわち、第二のアンモニウムカチオンは、該スルホニウムカチオンよりも疎水性が低い。
(Example 14)
Except for using Compound 20 in place of Compound 3, the procedures for obtaining the first precursor polymer, the amine reaction step (using Compound 4 as the amine), and the salt exchange step were performed in the same manner as in Example 1. And polymer compound 20 was obtained.
With respect to this polymer compound 20, the standard polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) determined by GPC measurement was 12500, and the molecular weight dispersity (Mw / Mn) was 1.61. The copolymer composition ratio (ratio of each structural unit in the structural formula (molar ratio)) determined by carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) is 1 / m / n = 44.2 / 41. 3 / 14.5.
[Relationship of pKa in amine reaction process]
The pKa of the conjugate acid (second ammonium cation) in compound 4 (amine) is 10.98, and the pKa of the first ammonium cation in the first precursor polymer is 6.23. That is, the conjugate acid (second ammonium cation) has a larger pKa than the first ammonium cation.
[Relationship between hydrophobicity in amine reaction process]
The retention time of the second ammonium cation in the second precursor polymer is 2.2 minutes and the retention time of the first ammonium cation in the first precursor polymer is 12.9 minutes. That is, the second ammonium cation is less hydrophobic than the first ammonium cation.
[Relationship between hydrophobicity in salt exchange process]
The retention time of the second ammonium cation in the second precursor polymer is 2.2 minutes, and the retention time of the sulfonium cation in compound 5 is 2.6 minutes. That is, the second ammonium cation is less hydrophobic than the sulfonium cation.
(実施例15)
化合物4の代わりに化合物21を用いた以外は、実施例1と同様にして、第一の前駆体ポリマーを得る工程、アミン反応工程及び塩交換工程の操作をそれぞれ行い、高分子化合物21を得た。
この高分子化合物21について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は12300であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.62であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n=43.7/42.0/14.3であった。
[アミン反応工程でのpKaの関係について]
化合物21(アミン)における共役酸(第二のアンモニウムカチオン)のpKaは10.62であり、第一の前駆体ポリマーにおける第一のアンモニウムカチオンのpKaは6.28である。すなわち、該共役酸(第二のアンモニウムカチオン)は、第一のアンモニウムカチオンよりもpKaが大きい。
[アミン反応工程での疎水性の関係について]
第二の前駆体ポリマーにおける第二のアンモニウムカチオンの保持時間は2.2分間であり、第一の前駆体ポリマーにおける第一のアンモニウムカチオンの保持時間は3.6分間である。すなわち、第二のアンモニウムカチオンは、第一のアンモニウムカチオンよりも疎水性が低い。
[塩交換工程での疎水性の関係について]
第二の前駆体ポリマーにおける第二のアンモニウムカチオンの保持時間は2.2分間であり、化合物5におけるスルホニウムカチオンの保持時間は2.6分間である。すなわち、第二のアンモニウムカチオンは、該スルホニウムカチオンよりも疎水性が低い。
(Example 15)
Except that Compound 21 was used instead of Compound 4, the steps of obtaining the first precursor polymer, the amine reaction step, and the salt exchange step were performed in the same manner as in Example 1 to obtain the polymer compound 21. It was.
With respect to this polymer compound 21, the polystyrene equivalent weight average molecular weight (Mw) determined by GPC measurement was 12300, and the molecular weight dispersity (Mw / Mn) was 1.62. The copolymer composition ratio (ratio of each structural unit in the structural formula (molar ratio)) determined by carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) was 1 / m / n = 43.7 / 42. 0.0 / 14.3.
[Relationship of pKa in amine reaction process]
The pKa of the conjugate acid (second ammonium cation) in compound 21 (amine) is 10.62, and the pKa of the first ammonium cation in the first precursor polymer is 6.28. That is, the conjugate acid (second ammonium cation) has a larger pKa than the first ammonium cation.
[Relationship between hydrophobicity in amine reaction process]
The retention time of the second ammonium cation in the second precursor polymer is 2.2 minutes and the retention time of the first ammonium cation in the first precursor polymer is 3.6 minutes. That is, the second ammonium cation is less hydrophobic than the first ammonium cation.
[Relationship between hydrophobicity in salt exchange process]
The retention time of the second ammonium cation in the second precursor polymer is 2.2 minutes, and the retention time of the sulfonium cation in compound 5 is 2.6 minutes. That is, the second ammonium cation is less hydrophobic than the sulfonium cation.
(実施例16)
化合物4の代わりに化合物22を用いた以外は、実施例1と同様にして、第一の前駆体ポリマーを得る工程、アミン反応工程及び塩交換工程の操作をそれぞれ行い、高分子化合物22を得た。
この高分子化合物22について、GPC測定により求めた標準ポリスチレン換算の質量平均分子量(Mw)は12400であり、分子量分散度(Mw/Mn)は1.57であった。また、カーボン13核磁気共鳴スペクトル(600MHz_13C−NMR)により求められた共重合組成比(構造式中の各構成単位の割合(モル比))はl/m/n=44.0/41.6/14.4であった。
[アミン反応工程でのpKaの関係について]
化合物22(アミン)における共役酸(第二のアンモニウムカチオン)のpKaは9.52であり、第一の前駆体ポリマーにおける第一のアンモニウムカチオンのpKaは6.28である。すなわち、該共役酸(第二のアンモニウムカチオン)は、第一のアンモニウムカチオンよりもpKaが大きい。
[アミン反応工程での疎水性の関係について]
第二の前駆体ポリマーにおける第二のアンモニウムカチオンの保持時間は2.2分間であり、第一の前駆体ポリマーにおける第一のアンモニウムカチオンの保持時間は3.6分間である。すなわち、第二のアンモニウムカチオンは、第一のアンモニウムカチオンよりも疎水性が低い。
[塩交換工程での疎水性の関係について]
第二の前駆体ポリマーにおける第二のアンモニウムカチオンの保持時間は2.2分間であり、化合物5におけるスルホニウムカチオンの保持時間は2.6分間である。すなわち、第二のアンモニウムカチオンは、該スルホニウムカチオンよりも疎水性が低い。
(Example 16)
Except that compound 22 was used instead of compound 4, the steps of obtaining the first precursor polymer, the amine reaction step and the salt exchange step were carried out in the same manner as in Example 1 to obtain polymer compound 22. It was.
With respect to the polymer compound 22, the mass average molecular weight (Mw) in terms of standard polystyrene determined by GPC measurement was 12400, and the molecular weight dispersity (Mw / Mn) was 1.57. The copolymer composition ratio (ratio (molar ratio) of each structural unit in the structural formula) determined by carbon-13 nuclear magnetic resonance spectrum (600 MHz — 13 C-NMR) was 1 / m / n = 44.0 / 41. .6 / 14.4.
[Relationship of pKa in amine reaction process]
The pKa of the conjugate acid (second ammonium cation) in compound 22 (amine) is 9.52, and the pKa of the first ammonium cation in the first precursor polymer is 6.28. That is, the conjugate acid (second ammonium cation) has a larger pKa than the first ammonium cation.
[Relationship between hydrophobicity in amine reaction process]
The retention time of the second ammonium cation in the second precursor polymer is 2.2 minutes and the retention time of the first ammonium cation in the first precursor polymer is 3.6 minutes. That is, the second ammonium cation is less hydrophobic than the first ammonium cation.
[Relationship between hydrophobicity in salt exchange process]
The retention time of the second ammonium cation in the second precursor polymer is 2.2 minutes, and the retention time of the sulfonium cation in compound 5 is 2.6 minutes. That is, the second ammonium cation is less hydrophobic than the sulfonium cation.
<レジスト組成物の調製>
(実施例17〜20)
表1に示す各成分を混合して溶解し、ポジ型のレジスト組成物を調製した。
<Preparation of resist composition>
(Examples 17 to 20)
Each component shown in Table 1 was mixed and dissolved to prepare a positive resist composition.
表1中、[ ]内の数値は配合量(質量部)であり、各略号は以下の意味を有する。
(A)−1:実施例1で製造された前記高分子化合物3。
(A)−2:実施例2で製造された前記高分子化合物7。
(A)−12:実施例12で製造された前記高分子化合物18。
(B)−1:下記化合物(B)−1。
(D)−1:トリ−n−ペンチルアミン。
(E)−1:サリチル酸。
(F)−1:下記高分子化合物(F)−1(Mw18000、Mw/Mn1.5;該化学式中、構成単位( )の右下の数値はその構成単位の割合(モル比)を示す)。
(S)−1:PGMEA/PGME/シクロヘキサノン=45/30/25(質量比)の混合溶剤。
In Table 1, the numerical value in [] is a blending amount (part by mass), and each abbreviation has the following meaning.
(A) -1: The polymer compound 3 produced in Example 1.
(A) -2: The polymer compound 7 produced in Example 2.
(A) -12: The polymer compound 18 produced in Example 12.
(B) -1: The following compound (B) -1.
(D) -1: tri-n-pentylamine.
(E) -1: salicylic acid.
(F) -1: the following polymer compound (F) -1 (Mw18000, Mw / Mn1.5; in the chemical formula, the numerical value at the lower right of the structural unit () indicates the proportion (molar ratio) of the structural unit) .
(S) -1: PGMEA / PGME / cyclohexanone = 45/30/25 (mass ratio) mixed solvent.
<レジストパターンの形成>
12インチのシリコンウェーハ上に、有機系反射防止膜組成物「ARC29A」(商品名、ブリュワーサイエンス社製)を、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で205℃、60秒間焼成して乾燥させることにより、膜厚89nmの有機系反射防止膜を形成した。
次いで、該有機系反射防止膜上に、上記レジスト組成物をそれぞれ、スピンナーを用いて塗布し、ホットプレート上で、110℃で60秒間のプレベーク(PAB)処理を行い、乾燥することにより、膜厚90nmのレジスト膜を形成した。
次いで、ArF液浸露光装置NSR−S609B(ニコン社製;NA(開口数)=1.07)により、マスクを介して、トップコートが形成された前記レジスト膜に対して、ArFエキシマレーザー(193nm)を選択的に照射した。
そして、実施例17、18及び20については130℃、実施例19については100℃でそれぞれ60秒間の露光後加熱(PEB)処理を行い、さらに23℃にて2.38質量%テトラメチルアンモニウムヒドロキシド(TMAH)水溶液「NMD−3」(商品名、東京応化工業社製)で10秒間のアルカリ現像処理を行い、その後30秒間、純水リンスし、振り切り乾燥を行った。
続いて、100℃で45秒間のポストベークを行った。
その結果、いずれの例においても、前記レジスト膜に、幅49nmのラインパターンが等間隔(ピッチ98nm)に配置されたラインアンドスペースのレジストパターンが形成された。
<Formation of resist pattern>
An organic antireflection film composition “ARC29A” (trade name, manufactured by Brewer Science Co., Ltd.) is applied onto a 12-inch silicon wafer using a spinner and baked on a hot plate at 205 ° C. for 60 seconds to be dried. Thereby, an organic antireflection film having a film thickness of 89 nm was formed.
Next, each of the above resist compositions is applied onto the organic antireflection film using a spinner, pre-baked (PAB) at 110 ° C. for 60 seconds on a hot plate, and dried to form a film. A resist film having a thickness of 90 nm was formed.
Subsequently, an ArF excimer laser (193 nm) is applied to the resist film on which the top coat is formed through a mask by an ArF immersion exposure apparatus NSR-S609B (manufactured by Nikon; NA (numerical aperture) = 1.07). ) Was selectively irradiated.
Then, post-exposure heating (PEB) treatment was performed at 130 ° C. for Examples 17, 18 and 20 and at 100 ° C. for Example 19 for 60 seconds, respectively, and further, 2.38 mass% tetramethyl ammonium hydroxy at 23 ° C. (TMAH) aqueous solution “NMD-3” (trade name, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was subjected to alkali development for 10 seconds, then rinsed with pure water for 30 seconds, and then shaken and dried.
Subsequently, post-baking was performed at 100 ° C. for 45 seconds.
As a result, in each example, a line-and-space resist pattern in which line patterns with a width of 49 nm were arranged at equal intervals (pitch 98 nm) was formed on the resist film.
上記の実施例1〜16で示したように、本発明を適用した、露光により分解して酸を発生する構成単位を有する高分子化合物の新規な製造方法により、これまで直接的に重合して得ることが困難であった最終スルホニウム又はヨードニウムカチオンを有する高分子化合物を得ることができた。
かかる高分子化合物は、実施例17〜20で示したように、リソグラフィー特性の良好なレジストパターンを形成するフォトレジスト組成物用の材料として特に有用である。
As shown in Examples 1 to 16 above, the present invention has been applied so far by a novel production method of a polymer compound having a structural unit that decomposes upon exposure to generate an acid, and thus has been directly polymerized. It was possible to obtain a polymer compound having a final sulfonium or iodonium cation that was difficult to obtain.
Such a polymer compound is particularly useful as a material for a photoresist composition that forms a resist pattern with good lithography properties as shown in Examples 17 to 20.
Claims (6)
当該第二の前駆体ポリマーと、スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンとを塩交換させる工程とを含み、
前記第二のアンモニウムカチオンは、前記第一のアンモニウムカチオンよりも疎水性が低く、かつ、前記スルホニウムカチオン又はヨードニウムカチオンよりも疎水性が低いことを特徴とする、露光により分解して酸を発生する構成単位を有する高分子化合物の製造方法。 A first precursor polymer having a first ammonium cation is reacted with an amine whose acid dissociation constant (pKa) of the conjugate acid is larger than that of the first ammonium cation, to thereby form a second conjugate acid of the amine. Obtaining a second precursor polymer having a plurality of ammonium cations;
Salt exchange between the second precursor polymer and the sulfonium cation or iodonium cation,
The second ammonium cation has a lower hydrophobicity than the first ammonium cation and has a lower hydrophobicity than the sulfonium cation or the iodonium cation, and generates an acid upon decomposition by exposure. A method for producing a polymer compound having a structural unit.
共役酸の酸解離定数(pKa)が当該第一のアンモニウムカチオンよりも大きく、かつ、共役酸の疎水性が当該第一のアンモニウムカチオンよりも低いアミンと
を反応させることを特徴とする、高分子化合物の製造方法。 A first precursor polymer having a first ammonium cation;
A polymer characterized in that an acid dissociation constant (pKa) of a conjugate acid is larger than that of the first ammonium cation and an amine having a hydrophobicity of the conjugate acid is lower than that of the first ammonium cation. Compound production method.
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